(57)【要約】      （修正有）【課題】コアキシャル方式によるホログラム記録再生システムにおいて、チルトトレランスの向上を図る。【解決手段】焦点位置を上層側へのシフトさせ、ホログラムの記録層の下層側に角度選択反射膜を形成したホログラム記録媒体を用いる。このような角度選択反射膜を設けるで、信号光、参照光の媒体入射角度の差に応じて、信号光（再生時には再生光）は反射し、参照光は透過させることができる。参照光のみを選択的に透過させることができれば、通常では反射面にて反射され再度記録層を通過することになる参照光（反射参照光）の成分を抑圧することができ、この結果、無駄露光を抑制でき、記録密度の向上を図ることができる。【選択図】図１５
2010165423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光と参照光との干渉縞によって情報記録が行われる記録層を有するホログラム記録媒体に対し、上記信号光、及び／又は上記参照光を記録／再生光として対物レンズを介して照射してホログラムの記録再生を行う記録再生方法であって、
上記記録／再生光の焦点位置を、上記ホログラム記録媒体の表面から該記録／再生光の焦点位置までの距離よりも上記表面から上記記録層の下層側面までの距離の方が小となるように設定すると共に、上記記録層の下層側に対して光入射角度に依存した選択的な光反射／透過特性を有する角度選択反射膜が備えられた上記ホログラム記録媒体に対し、上記焦点位置が設定された記録／再生光を照射する
記録再生方法。
【請求項２】
信号光と参照光との干渉縞によって情報記録が行われる記録層と、
上記記録層の下層側に形成され、光入射角度に依存した選択的な光反射／透過特性を有する角度選択反射膜と
を備えるホログラム記録媒体。
【請求項３】
上記角度選択反射膜は、所定角度以上の入射角による光を透過するように構成されている
請求項２に記載のホログラム記録媒体。
【請求項４】
上記角度選択反射膜は多層膜構造体で構成されている請求項２に記載のホログラム記録媒体。
【請求項５】
さらに、上記角度選択反射膜の下層側に形成された光吸収膜を備える請求項２に記載のホログラム記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム記録媒体についての記録再生を行う記録再生方法とホログラム記録媒体とに関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００７−７９４３８号公報
【特許文献２】特開２００５−７１５５７号公報
【特許文献３】特開２００７−５８１２９号公報
【０００３】
例えば上記特許文献１にあるように、ホログラムの形成によりデータ記録を行うホログラム記録再生方式が知られている。このホログラム記録再生方式において、記録時には、記録データに応じた空間光強度変調（強度変調）を与えた信号光と、予め定められた所定の光強度パターンを与えた参照光とを生成し、これらをホログラム記録媒体に照射することによって、記録媒体にホログラムを形成してデータ記録を行う。
また再生時には、記録媒体に対して上記参照光を照射する。このようにして、記録時に信号光と参照光との照射に応じて形成されたホログラムに対し、記録時と同じ参照光（記録時と同じ強度パターンを有する）が照射されることによって、記録された信号光成分に応じた回折光が得られる。すなわち、これによって記録データに応じた再生像（再生光）が得られる。このようにして得られた再生光を例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどのイメージセンサで検出することで、記録されたデータの再生を行うようにされる。
【０００４】
また、このようなホログラム記録再生方式としては、参照光と信号光とを同一光軸上に配置してこれらを共通の対物レンズを介してホログラム記録媒体に照射する、いわゆるコアキシャル方式が知られている。
【０００５】
図２１、図２２は、コアキシャル方式によるホログラム記録再生について説明するための図として、図２１は記録手法、図２２は再生手法を模式的に示している。
なお、これら図２１、図２２では、反射膜を備える反射型のホログラム記録媒体１００が用いられる場合を例示している。
【０００６】
先ず、ホログラム記録再生システムでは、図２１、図２２に示されるようにして記録時に信号光と参照光、再生時において参照光を生成するために、ＳＬＭ（空間光変調器）１０１が設けられる。このＳＬＭ１０１としては入射光に対し画素単位で光強度変調を行う強度変調器を備える。この強度変調器としては、例えば液晶パネルなどで構成することができる。
【０００７】
図２１に示す記録時には、ＳＬＭ１０１の強度変調により、記録データに応じた強度パターンを与えた信号光と、予め定められた所定の強度パターンを与えた参照光とを生成する。コアキシャル方式では、図のように信号光と参照光とが同一光軸上に配置されるようにして入射光に対する空間光変調を行う。このとき、図のように信号光は内側、参照光はその外側に配置するのが一般的とされている。
【０００８】
ＳＬＭ１０１にて生成された信号光・参照光は、対物レンズ１０２を介してホログラム記録媒体１００に照射される。これによりホログラム記録媒体１００には、上記信号光と上記参照光との干渉縞により、記録データを反映したホログラムが形成される。つまり、このホログラムの形成によりデータの記録が行われる。
【０００９】
一方、再生時においては、図２２（ａ）に示されるようにして、ＳＬＭ１０１にて参照光を生成する（このとき参照光の強度パターンは記録時と同じである）。そして、この参照光を対物レンズ１０２を介してホログラム記録媒体１００に照射する。
【００１０】
このように参照光がホログラム記録媒体１００に照射されることに応じては、図２２（ｂ）に示すようにして、ホログラム記録媒体１００に形成されたホログラムに応じた回折光が得られ、これによって記録されたデータについての再生像が得られる。この場合、再生像はホログラム記録媒体１００からの反射光として、図示するように対物レンズ１００を介してイメージセンサ１０３に対して導かれる。
【００１１】
イメージセンサ１０３は、上記のようにして導かれた再生像を画素単位で受光し、各画素ごとに受光光量に応じた電気信号を得ることで、上記再生像についての検出画像を得る。このようにイメージセンサ１０３にて検出された画像信号が、記録されたデータについての読み出し信号となる。
【００１２】
なお、図２１、図２２の説明からも理解されるように、ホログラム記録再生方式では、記録データを信号光の単位で記録／再生するようにされている。つまり、ホログラム記録再生方式では、信号光と参照光との１度の干渉により形成される１枚のホログラム（ホログラムページと呼ばれる）が、記録／再生の最小単位とされている。
【００１３】
ここで、ホログラム記録媒体１００に対して上記ホログラムページ単位で順次データを記録していくことを考えてみる。
従来のＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光ディスクシステムでは、記録媒体を円盤状（ディスク状）とし、これを回転駆動しながらマークを形成していくことで、データの記録を行うようにされている。このとき、記録媒体にはスパイラル状又は同心円状に案内溝（トラック）が形成され、このトラック上をトレースするようにビームスポット位置を制御しながらマークを形成していくことで、記録媒体上の所定の位置にデータを記録するようにされている。
【００１４】
ホログラム記録再生システムにおいても、円盤状のホログラム記録媒体１００にスパイラル状や同心円状にトラックを形成しておき、回転駆動されるホログラム記録媒体１００に順次信号光・参照光の照射によるホログラムの形成を行っていくことで、トラックに沿ってホログラムページを形成していく手法を採ることが考えられている。
【００１５】
このようにトラックに沿った位置にホログラムページを形成していく手法を採るとした場合、ビームスポットをトラック上にトレースさせるためのトラッキングサーボや、所定アドレスへのアクセス制御など、記録／再生位置の制御が行われる必要がある。
【００１６】
現状において、このような記録／再生位置の制御を行うにあたっては、専用のレーザ光を別途照射することが考えられている。すなわち、ホログラムの記録／再生のためのレーザ光（信号光・参照光を照射するためのレーザ光：記録再生用のレーザ光）と、ホログラムの記録／再生位置の制御を行うためのレーザ光（位置制御用のレーザ光）とをそれぞれ別々に照射するという手法である。
【００１７】
このように位置制御用のレーザ光を別途照射する手法に対応するべく、ホログラム記録媒体１００としては、実際には次の図２３に示すような構造とされている。
図２３に示されるように、ホログラム記録媒体１００としては、ホログラムの記録が行われる記録層Ｌ４と、基板Ｌ３上の凹凸断面構造により位置制御のためのアドレス情報等が記録された位置制御情報記録層とがそれぞれ別々に形成されたものとなっている。
具体的に、ホログラム記録媒体１００には、上層から順にカバー層Ｌ１、反射膜Ｌ２、基板Ｌ３、記録層Ｌ４、反射膜Ｌ５、基板Ｌ６が形成されている。記録層Ｌ４の下層に形成される反射膜Ｌ５は、再生時において上記記録再生用のレーザ光による参照光が照射され、上記記録層Ｌ４に記録されたホログラムに応じた再生像が得られた際に、これを反射光として装置側に戻すために設けられる。
また、上記基板Ｌ３には、スパイラル状又は同心円状に、上記記録層Ｌ４におけるホログラムの記録／再生位置を案内するためのトラックが形成されている。例えばトラックは、ピット列によるアドレス情報等の情報記録が行われることにより形成される。
基板Ｌ３の上層に形成された反射膜Ｌ２は、基板Ｌ３に記録された情報についての反射光を得るために設けられる。
【００１８】
ここで、上記のような断面構造を有するホログラム記録媒体１００について、ホログラムを適正に記録／再生するためには、信号光や参照光といったホログラム記録再生のためのレーザ光が、記録層Ｌ４の上層側に形成された反射膜Ｌ２を透過しなければならい。
この点を考慮し、従来のホログラム記録再生システムでは、ホログラムの記録再生用のレーザ光と、位置制御用のレーザ光とで、それぞれ波長の異なるレーザ光を照射するものとしている。例えばホログラム記録再生用のレーザ光としては波長λ＝４０５nm程度の青紫色レーザ光を用い、これに対し位置制御用のレーザ光としては例えば波長λ＝６５０nm程度の赤色レーザ光を用いるようにされている。
そしてこれと共に、記録層Ｌ４の上層側に形成される反射膜Ｌ２として、上記記録再生用の青紫色レーザ光は透過し、位置制御用の赤色レーザ光は反射するという、波長選択性を有する反射膜を用いるようにしている。
【００１９】
このような構成とすることで、記録再生用のレーザ光が上記反射膜Ｌ２を透過してホログラムの記録／再生が適正に行われるようにできると共に、位置制御用のレーザ光は上記反射膜Ｌ２にて反射されるので、位置制御のための反射光情報を適正に装置側に戻すことができる。
【００２０】
図２４は、上記により説明した構造を有するホログラム記録媒体１００に対応して記録再生を行う従来例としての記録再生装置の構成を簡略的に（主に光学系のみについて）示した図である。
先ず、記録再生装置には、ホログラムの記録再生のための信号光、参照光を照射するための光学系として、第１レーザ１、コリメーションレンズ２、偏光ビームスプリッタ３、ＳＬＭ４、偏光ビームスプリッタ５、リレーレンズ６、アパーチャー１０４、リレーレンズ７、ダイクロイックミラー８、部分回折素子９、１／４波長板１０、対物レンズ１０２、及びイメージセンサ１０３が設けられる。
【００２１】
上記第１レーザ１は、ホログラムの記録再生のためのレーザ光として、例えば上述した波長λ＝４０５nm程度の青紫色レーザ光を出力する。この第１レーザ１から出射されたレーザ光は、コリメーションレンズ２を介して偏光ビームスプリッタ３に入射する。
【００２２】
偏光ビームスプリッタ３は、入射するレーザ光のそれぞれ直交する直線偏光成分のうち、一方の直線偏光成分を透過、他方の直線偏光成分を反射する。例えばこの場合、ｐ偏光成分は透過しｓ偏光成分は反射するように構成される。
従って偏光ビームスプリッタ３に入射したレーザ光は、そのｓ偏光成分のみが反射されてＳＬＭ４に導かれる。
【００２３】
上記ＳＬＭ４は、例えばＦＬＣ（Ferroelectric Liquid Crystal：強誘電性液晶）としての反射型液晶素子を備えて構成され、入射光に対し、画素単位で偏光方向を制御するように構成されている。
このＳＬＭ４は、図中の変調制御部２０からの駆動信号に応じて、各画素ごとに入射光の偏光方向を９０°変化させる、又は入射光の偏光方向を不変とするようにして空間光変調を行う。具体的には、駆動信号がＯＮとされた画素については偏光方向の角度変化＝９０°、駆動信号がＯＦＦとされた画素については偏光方向の角度変化＝０°となるように、駆動信号に応じ画素単位で偏光方向制御を行うように構成されている。
【００２４】
図示するようにして、上記ＳＬＭ４からの出射光（ＳＬＭ４にて反射された光）は、偏光ビームスプリッタ３に再度入射する。
【００２５】
ここで、図２４に示す記録再生装置では、上記ＳＬＭ４による画素単位の偏光方向制御と、入射光の偏光方向に応じた偏光ビームスプリッタ３の選択的な透過／反射の性質とを利用して、画素単位の空間光強度変調（光強度変調、或いは単に強度変調とする）を行うようにされている。
【００２６】
図２５は、このようなＳＬＭ４と偏光ビームスプリッタ３との組み合わせにより実現される強度変調のイメージを示している。図２５（ａ）はＯＮ画素の光について、図２５（ｂ）はＯＦＦ画素の光についてそれぞれその光線状態を模式的に示している。
上述もしたように、偏光ビームスプリッタ３はｐ偏光を透過、ｓ偏光を反射するので、上記ＳＬＭ４に対してはｓ偏光が入射することになる。
この前提を踏まえると、ＳＬＭ４にて偏光方向が９０°変化された画素の光（駆動信号ＯＮの画素の光）は、偏光ビームスプリッタ３に対しｐ偏光で入射することになる。このことで、ＳＬＭ４におけるＯＮ画素の光は、偏光ビームスプリッタ３を透過することになり、ホログラム記録媒体１００側に導かれることになる（図２５（ａ））。
一方、駆動信号がＯＦＦとされ偏光方向が変化されなかった画素の光は、偏光ビームスプリッタ３にｓ偏光で入射する。つまり、ＳＬＭ４におけるＯＦＦ画素の光は偏光ビームスプリッタ３にて反射されて、ホログラム記録媒体１００側には導かれないようになっている（図２５（ｂ））。
【００２７】
このようにして、偏光方向制御型のＳＬＭ４と偏光ビームスプリッタ３との組み合わせにより、画素単位で光強度変調を施す強度変調部が形成されている。このような強度変調部により、記録時には信号光と参照光が、また再生時には参照光が生成される。
【００２８】
上記強度変調部により空間光変調が施された記録再生用レーザ光は、偏光ビームスプリッタ５に入射する。この偏光ビームスプリッタ５としてもｐ偏光を透過、ｓ偏光を反射するように構成され、従って上記強度変調部からの出射されたレーザ光（偏光ビームスプリッタ３を透過した光）は、当該偏光ビームスプリッタ５を透過することになる。
【００２９】
偏光ビームスプリッタ５を透過したレーザ光は、リレーレンズ６,アパーチャー１０４,リレーレンズ７が同順で配置されたリレーレンズ系に入射する。図示するようにリレーレンズ６によっては、偏光ビームスプリッタ５を透過したレーザ光の光束が所定の焦点位置に集光するようにされ、リレーレンズ７によっては集光後の拡散光としての上記レーザ光束が平行光となるように変換される。アパーチャー１０４は、上記リレーレンズ６による焦点位置（フーリエ面：周波数平面）に設けられ、光軸を中心とする所定範囲内の光のみを透過、それ以外の光を遮断するように構成される。
このアパーチャー１０４により、ホログラム記録媒体１００に記録されるホログラムページのサイズが制限され、ホログラムの記録密度（つまりデータ記録密度）の向上が図られる。
【００３０】
上記リレーレンズ系を介したレーザ光は、ダイクロイックミラー８に入射する。ダイクロイックミラー８は、所定の波長帯による光を選択的に反射するように構成されている。具体的に、この場合は波長λ＝４０５nm程度による記録再生用レーザ光の波長帯の光を選択的に反射するように構成されている。
従って上記リレーレンズ系を介して入射した記録再生用レーザ光は、ダイクロイックミラー８にて反射される。
【００３１】
ダイクロイックミラー８にて反射された記録再生用レーザ光は、部分回折素子９→１／４波長板１０を介して対物レンズ１０２に入射する。
上記部分回折素子９及び１／４波長板１０は、再生時においてホログラム記録媒体１００にて反射された参照光（反射参照光）が、イメージセンサ１０３に導かれて再生光に対するノイズとなってしまうことを防止するために設けられている。
なお、これら部分回折素子９及び１／４波長板１０による反射参照光の抑圧作用については後述する。
【００３２】
対物レンズ１０２は、図示する２軸機構１２により、フォーカス方向及びトラッキング方向に移動可能に保持されている。後述する位置制御部１９が上記２軸機構１２による対物レンズ１０２の駆動動作を制御することで、レーザ光のスポット位置についての制御が行われる。
【００３３】
記録再生用レーザ光は、上記対物レンズ１０２により集光されるようにしてホログラム記録媒体１００に照射される。
ここで、先にも述べたように、記録時には、強度変調部（ＳＬＭ４及び偏光ビームスプリッタ３）による強度変調により信号光と参照光とが生成され、これら信号光・参照光が上記により説明した経路によりホログラム記録媒体１００に照射される。これにより、記録層Ｌ４には、これら信号光と参照光との干渉縞により記録データを反映したホログラムが形成され、データ記録が実現される。
【００３４】
また、再生時には、強度変調部により参照光のみが生成され、上記した経路によりホログラム記録媒体１００に照射される。このように参照光が照射されることで、記録層Ｌ４に形成されたホログラムに応じた再生像が反射膜Ｌ５からの反射光として得られる。この再生像は、対物レンズ１０２を介して装置側に戻される。
【００３５】
ここで、再生時にホログラム記録媒体１００に対して照射される参照光（往路参照光とする）は、先の強度変調部の動作によれば、ｐ偏光で部分回折素子９に入射することになる。後述もするように部分回折素子９は往路の光は全て透過するように構成されているので、ｐ偏光による往路参照光は、１／４波長板１０を介することになる。このように１／４波長板１０を介したｐ偏光による往路参照光は、所定回転方向による円偏光に変換されてホログラム記録媒体１００に照射される。
ホログラム記録媒体１００に照射された参照光は、反射膜Ｌ５にて反射され、反射参照光（復路参照光）として対物レンズ１０２に導かれる。このとき、反射膜Ｌ５での反射により、復路参照光の円偏光回転方向は上記所定回転方向とは逆回転方向に変換されるので、復路参照光は、１／４波長板１０を介することで、ｓ偏光に変換されることになる。
【００３６】
ここで、上記のような偏光状態の遷移を踏まえた上で、部分回折素子９と１／４波長板１０とによる反射参照光の抑圧作用について説明する。
部分回折素子９は、参照光が入射する領域（中心部を除く領域）に例えば液晶回折素子などの、直線偏光の偏光状態に応じた選択回折特性（一方の直線偏光成分は回折し、他方の直線偏光成分は透過する）を有する偏光選択回折素子が形成されて成る。具体的にこの場合、部分回折素子９が備える上記偏光選択回折素子は、ｐ偏光を透過、ｓ偏光を回折するように構成されている。このことで、往路の参照光は部分回折素子９を透過し、復路の参照光のみが部分回折素子９にて回折（抑圧）されるようになっている。
この結果、復路光としての反射参照光が再生像に対するノイズ成分として検出されてＳＮ比が低下してしまうといった事態の防止が図られる。
【００３７】
なお確認のために述べておくと、部分回折素子９における信号光が入射する領域（再生像が入射する領域）は、例えば透明材料で構成される、或いは穴部とされるなどして、往路光・復路光の双方を透過するように構成されている。このことで、記録時の信号光と再生時の再生像とが当該部分回折素子９を透過するように図られている。
【００３８】
ここで、これまでの説明からも理解されるように、ホログラム記録再生システムでは、記録されたホログラムに対して参照光を照射して、回折現象を利用して再生像を得るようにされるが、この際の回折効率は、一般に数％〜１％未満とされる。このことから、上記のように反射光として装置側に戻される参照光は、再生像に対して非常に大きな強度を有することになる。つまり、上記反射光としての参照光は、再生像の検出にあたって無視できないノイズ成分となる。
従って、上記のような部分回折素子９及び１／４波長板１０によって反射参照光の抑圧が図られることで、ＳＮ比の大幅な改善が図られる。
【００３９】
上述のように再生時に得られた再生像は、部分回折素子９を透過することになる。部分回折素子９を透過した再生像は、ダイクロイックミラー８にて反射された後、先に説明したリレーレンズ系（リレーレンズ７→アパーチャー１０４→リレーレンズ６）を介し、偏光ビームスプリッタ５に入射する。これまでの説明からも理解されるように、ホログラム記録媒体１００からの反射光は、１／４波長板１０を介してｓ偏光に変換されるので、このように偏光ビームスプリッタ５に入射した再生像は、当該偏光ビームスプリッタ５にて反射され、イメージセンサ１０３に対して入射することになる。
このようにして再生時には、ホログラム記録媒体１００からの再生像がイメージセンサ１０３により検出され、図中のデータ再生部２１によるデータ再生が行われることになる。
【００４０】
また、この図２４に示す記録再生装置には、位置制御用のレーザ光の照射、及び該位置制御用のレーザ光の反射光検出を行うための光学系も設けられる。具体的には、図中の第２レーザ１４、コリメーションレンズ１５、偏光ビームスプリッタ１６、集光レンズ１７、及びフォトディテクタ（ＰＤ）１８である。
【００４１】
第２レーザ１４は、位置制御用のレーザ光として、上述した波長λ＝６５０nm程度の赤色レーザ光を出力する。この第２レーザ１４からの出射光はコリメーションレンズ１５→偏光ビームスプリッタ１６を介してダイクロイックミラー８に入射する。ここで偏光ビームスプリッタ１６としてもｐ偏光を透過、ｓ偏光を反射するように構成されている。
【００４２】
上述もしたようにダイクロイックミラー８は、記録再生用レーザ光（この場合は４０５nm）を選択的に反射するように構成されており、従って第２レーザ１４からの位置制御用レーザ光は透過することになる。
ダイクロイックミラー８を透過した位置制御用レーザ光は、記録再生用レーザ光と同様に部分回折素子９→１／４波長板１０→対物レンズ１０２を介してホログラム記録媒体１００に照射される。
【００４３】
なお、確認のために述べておくと、上記ダイクロイックミラー８が設けられることで、位置制御用レーザ光と記録再生用レーザ光とが同一光軸上で合成され、且つこの合成光が共通の対物レンズ１０２を介してホログラム記録媒体１００に照射されるようになっている。つまりこのことで、位置制御用レーザ光のビームスポットと記録再生用ビームスポットとが記録面内方向における同じ位置に形成されるように図られているものであり、この結果、以下で説明するような位置制御用レーザ光に基づく位置制御動作が行われることで、ホログラムの記録再生位置が、トラック上に位置するように制御されるものである。
【００４４】
また、フォーカス方向については、以下で説明する位置制御動作（フォーカスサーボ制御）により、位置制御用レーザ光の焦点位置が、ホログラム記録媒体１００における反射膜Ｌ２上に位置するように制御される（図３４を参照）。
このとき、記録再生装置では、位置制御用レーザ光の焦点位置と、記録再生用レーザ光の焦点位置とが所定距離だけ離間されるように調整が行われている。具体的にこの場合、記録再生用レーザ光については、記録層Ｌ４の直下の反射膜Ｌ５上に集光させることになるので、当該記録再生用レーザ光の焦点位置は、位置制御用レーザ光の焦点位置に対し、反射膜Ｌ２表面から反射膜Ｌ５表面までの距離だけ奥側（下層側）となるように調整が行われている（図２３参照）。
このことで、位置制御用レーザ光の焦点位置を反射膜Ｌ２上とするフォーカスサーボが行われることに伴い、記録再生用レーザ光の焦点位置が、自動的に反射膜Ｌ５上となるように図られている。
【００４５】
図２４において、位置制御用レーザ光がホログラム記録媒体１００に対して照射されることに応じては、反射膜Ｌ２上の記録情報に応じた反射光が得られる。この反射光は、対物レンズ１０２→１／４波長板１０→部分回折素子９→ダイクロイックミラー８を介して、偏光ビームスプリッタ１６に入射する。偏光ビームスプリッタ１６は、このようにしてダイクロイックミラー８を介して入射した位置制御用レーザ光の反射光を反射することになる（ホログラム記録媒体１００で反射された位置制御用レーザ光としても１／４波長板１０のはたらきによりｓ偏光に変換される）。偏光ビームスプリッタ１６にて反射された位置制御用レーザ光の反射光は、集光レンズ１７を介してフォトディテクタ１８の検出面上に集光するようにして照射される。
【００４６】
フォトディテクタ１８は、上記のようにして照射された位置制御用レーザ光の反射光を受光し、電気信号に変換して位置制御部１９に供給する。
【００４７】
位置制御部１９は、マトリクス演算により反射膜１０９上に形成されたピット列についての再生信号（ＲＦ信号）やトラッキングエラー信号・フォーカスエラー信号など位置制御に必要な各種の信号を生成するマトリクス回路、及びサーボ信号生成のための演算回路、及び２軸機構１２など必要な各部を駆動制御する駆動制御部とを有して構成される。
【００４８】
図示は省略したが、記録再生装置には、上記再生信号に基づきアドレス情報の検出やクロックの生成を行うためのアドレス検出回路、クロック生成回路が設けられる。また、例えばホログラム記録媒体１００をトラッキング方向（半径方向）に移動可能に保持するスライド駆動部なども設けられている。
位置制御部１９は、上記アドレス情報や上記トラッキングエラー信号に基づき２軸機構１２や上記スライド駆動部を制御することで、位置制御用レーザ光のビームスポット位置の制御を行う。このようなビームスポット位置の制御により、記録再生用レーザ光のビームスポット位置を所要のアドレスに移動させたり、またトラック上に追従させる（トラッキングサーボ制御）などといったことができるようになっている。つまりこれにより、ホログラムの記録／再生位置についての制御が行われるものである。
また、位置制御部１９は、上記したフォーカスエラー信号に基づき２軸機構１２による対物レンズ１０２のフォーカス方向への駆動動作を制御することで、位置制御用レーザ光のフォーカス位置を反射膜Ｌ２上に追従させるフォーカスサーボ制御も行う。先にも述べたように、このような位置制御用レーザ光についてのフォーカスサーボ制御が行われることで、記録再生用レーザ光のフォーカス位置が反射膜Ｌ５上に追従するようになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４９】
ここで、上記により説明したようなコアキシャル方式を採用するホログラム記録再生システムは、記録媒体の傾き（チルト）に対する耐性が低く、例えばＢＤ（Blu-ray Disc：登録商標）などの現状の高密度光ディスクについての記録再生システムと比較して、チルトトレランスは非常に狭いものとなる。従ってコアキシャル方式によるホログラム記録再生システムでは、チルトトレランスの向上を図ることが実用化にあたっての大きな課題の一つとされている。
【００５０】
一般に、光ディスクシステムにおけるチルトによる再生信号の悪化は、コマ収差によるものが大きく、ホログラム記録再生システムにおいても、チルトに伴うコマ収差の発生が再生信号を大きく悪化させる。
【００５１】
ここで、上述のようにＢＤなどの現状の光ディスクシステムと比較してコアキシャル方式のホログラム記録再生システムの方がチルトトレランスが狭くなるのは、その記録／再生原理が大きく異なっていることに起因している。
【００５２】
先ずは、チルトによるコマ収差の発生について、次の図２６を参照して説明しておく。図２６は、チルトに伴うコマ収差の発生を説明するための模式図であり、図２６（ａ）（ｂ）の各図では、それぞれホログラム記録媒体１００におけるカバー層Ｌ１〜基板Ｌ３、記録層Ｌ４、反射膜Ｌ５を抽出して示した上で、図２６（ａ）ではチルト無しの場合のホログラム記録媒体１００に入射する記録再生用レーザ光の光線（光束）の様子を示し、図２６（ｂ）はチルト発生時のホログラム記録媒体１００に入射する記録再生用レーザ光の光線の様子を示している。
【００５３】
先ず、図２６（ａ）を参照して分かるように、対物レンズ１０２を介してホログラム記録媒体１００に照射されるレーザ光は、中心の光を除き、ホログラム記録媒体１００の屈折率に応じて媒体入射時にその角度が変化される。記録再生装置では、このような媒体入射時の角度変化を考慮して、記録再生用レーザ光が反射膜Ｌ５上に焦点を結ぶようにして光学系の調整や対物レンズ１０２と媒体設置位置との離間距離の調整などが行われている。
【００５４】
この図２６（ａ）に示されるように、チルト無しの場合には、レーザ光束の断面形状は光軸を中心として左右対称な形状となる。この状態を、位相差無しの状態とする。
【００５５】
一方、図２６（ａ）の状態からチルトが発生した場合には、図２６（ｂ）のようにして光線形状が変化する。つまり、チルトが発生した場合、光束の断面形状は左右対称にはならず、図２６（ａ）のように一点に集光することはない。この結果、コマ収差が発生するものである。
【００５６】
このようなコマ収差（チルト）の発生に伴っては、光の位相差が生じる。つまり、図中では記録再生光内の最外周部（２箇所）の光と中心の光とについて、計３本の光線を示しているが、チルトが発生した場合、記録媒体に対してレーザ光軸が相対的に傾くことになるので、中心の光についても、図のように入射時の角度変化が生じる。また、チルトの発生に伴っては、各最外周部の光についても、図２６（ａ）の場合とは異なる角度で媒体内を進むことになる。
この結果、各光には図２６（ａ）の場合と比較して位相差が生じることになる。
【００５７】
図２７は、コマ収差発生時の再生波面を比較するための図として、図２７（ａ）（ｂ）（ｃ）はＢＤの記録再生システムの場合の再生波面、図２７（ｄ）（ｅ）（ｆ）はホログラム記録再生システムの場合の再生波面を示している。
図２７（ａ）及び（ｄ）は、チルトによるコマ収差発生時の主光線中心部における再生波面を示している。
図２７（ｂ）及び（ｅ）は、コマ収差発生時のレーザスポットを、ＲＭＳ（Root Mean Square）値が最小となる位置、すなわち光強度が最も強くなる位置から見た場合の再生波面を示している。
また図２７（ｃ）及び（ｆ）は、ＲＭＳ値が０．０７λとなる、いわゆるマーシャルクライテリア（Marechal Criterion）のときの再生波面を示している。
なお各図において、再生波面は実線円によりそれぞれ表しており、破線円で表す平面は位相差ゼロの波面（基準波面）を表している。
【００５８】
ここで、図示するように、記録媒体表面から焦点位置までの距離ｔ（つまり記録媒体表面から反射面までの距離）については、ＢＤシステムの場合ｔ＝０．１mmである。これに対しホログラムシステムの場合ｔ＝０．７mmである。
なお、このｔの数値の違いは、それぞれの記録媒体の構造の違いに起因する。この図２７のシミュレーションにおいては、ＢＤの場合もホログラムの場合も、カバー厚（ここでは表面から記録層までの距離と定義する）については同じ０．１mmに設定しているが、ＢＤの場合、媒体構造はカバー層→反射膜（情報記録層）となるため、ｔの値はカバー層の厚さと同じ＝０．１mmとなる。これに対しホログラムシステムの場合、媒体構造はカバー層（反射膜Ｌ２と基板Ｌ３とを含む）→記録層→反射膜となる。ここでは記録層の厚みを０．６mmに設定しているので、同じカバー厚０．１mmに対し、ｔの値は０．７mmとなっている。
また、対物レンズのＮＡ、記録媒体の屈折率ｎについては、ＢＤの場合・ホログラムの場合とも同じ
ＮＡ＝０．８５
記録媒体の屈折率ｎ＝１．５５
とする。
【００５９】
先ず、ＢＤの場合から説明する。
図２７（ａ）に示すように、ＢＤの場合、TILT＝１．１４°のとき、主光線中心部の再生波面が基準波面に対し＋λ〜−λの位相差を有する。
このTILT＝１．１４°のとき、光強度が最大となる位置でのレーザスポットを見たときの再生波面は、図２７（ｂ）に示すものとなり、このとき、再生波面は基準波面に対し＋０．３３λ〜−０．３３λの位相差を有する。このときのＲＭＳ値は、図示もしているように０．１１８λとなる。
【００６０】
また、ＢＤの場合、マーシャルクライテリア（ＲＭＳ＝０．０７λ：光強度的には無収差の場合のおよそ８割程度）となるチルト角度TILTは、図２７（ｃ）に示すように０．６８°となる。このときの再生波面は、図のように＋０．２０λ〜−０．２０の位相差を有する。
【００６１】
図２７（ｄ）は、ホログラムシステムの場合の再生波面として、TILT＝０．１６°のときの再生波面を示している。先ず、ホログラムシステムの場合に注目すべき点は、ホログラムシステムの場合は、図示するように再生波面が複数存在するという点である。
ここで、ホログラム記録再生において、参照光は、ＳＬＭ１０１における多数のピクセルからの光で成る。つまり、これら多数のピクセルの光が対物レンズ１０２を介してホログラム記録媒体１００に照射される。ホログラムは、同様に多数のピクセルの光で成る信号光の１つ１つが、これら参照光の多数のピクセルの光とそれぞれ干渉して形成されるものである。
そしてこのことからも理解されるように、再生時には、記録された各ピクセルの信号光は、参照光の多数のピクセルの光によってそれぞれ再生されることになる。つまり、ホログラム記録再生システムにおいて、再生波面としては、これら多数の参照光から再生された多数の再生像についての波面が存在するものとなる。
【００６２】
チルトが発生しておらず、コマ収差に伴う参照光の位相差が生じていない場合、これら多数の再生波面は一致する。しかしながらチルトによるコマ収差が生じ、参照光に位相差が生じた場合には、再生波面は、それぞれ位相の異なる複数の光で再生された複数の波面が存在するものとなり、それらの波面は一致しないものとなる。
このとき、位相の異なる複数の再生像が存在すると、それぞれの光強度が打ち消されてしまい、結果、再生像の強度は大幅に低下してしまう。つまりこの点から、ホログラム記録再生システムの場合は、チルトによるコマ収差発生時の光強度の低下が著しく、このことがチルトトレランスを大幅に狭める要因となっている。
【００６３】
説明を戻す。
図２７（ｄ）に示されるように、ホログラムシステムの場合は、TILT＝０．１６°のとき、再生波面が基準波面に対し±λ（１．０λ）の位相差を有する。先の図２７（ａ）に示したように、ＢＤの場合は、TILT＝１．１４°のときに位相差が同じ±λとなったが、これは、ＢＤがｔ＝０．１mmに対し、ホログラムがｔ＝０．７mmとなっている点が起因している。
【００６４】
図２７（ｅ）は、ＲＭＳ値が最小となる位置で見た場合であるが、ホログラムシステムの場合、ＲＭＳ最小となる位置で見ても、再生波面が有する位相差は±λとなる。このとき、ＲＭＳ＝０．７０７λと、ＢＤの同条件の場合（図２７（ｂ））よりも大きな数値となる。
【００６５】
図２７（ｆ）は、マーシャルクライテリアのときの再生波面を示しているが、ホログラムシステムの場合、上述したような再生時の参照光の位相差による強度の打ち消し合いが生じることより、マーシャルクライテリアのときのチルト角TILTは、ＢＤの場合よりも小さくなる。ホログラムの場合、マーシャルクライテリアのときのチルト角はTILT＝±０．０１６°となり、ＢＤの場合と比較しておよそ１／４２の狭さとなる。なおこのとき、再生波面は±０．１λの位相差を有する。
【００６６】
以上の説明からも理解されるように、ホログラム記録再生方式として特にコアキシャル方式を採用する場合には、その記録／再生原理より、チルトによるコマ収差の発生（参照光の位相差の発生）に伴う再生信号の悪化が、現状の光ディスクシステムの場合よりも特に大きくなる。このために、コアキシャル方式によるホログラム記録再生システムでは、その実用化にあたってチルトトレランスの向上を図ることが重要な課題とされている。
【課題を解決するための手段】
【００６７】
上記のような課題の解決を図るべく、本発明では、記録再生方法として以下のようにすることとした。
つまり、本発明の記録再生方法は、信号光と参照光との干渉縞によって情報記録が行われる記録層を有するホログラム記録媒体に対し、上記信号光、及び／又は上記参照光を記録／再生光として対物レンズを介して照射してホログラムの記録再生を行う記録再生方法であって、
上記記録／再生光の焦点位置を、上記ホログラム記録媒体の表面から該記録／再生光の焦点位置までの距離よりも上記表面から上記記録層の下層側面までの距離の方が小となるように設定すると共に、上記記録層の下層側に対して光入射角度に依存した選択的な光反射／透過特性を有する角度選択反射膜が備えられた上記ホログラム記録媒体に対し、上記焦点位置が設定された記録／再生光を照射するものである。
【００６８】
また、本発明ではホログラム記録媒体として以下のように構成する。
つまり、本発明のホログラム記録媒体は、信号光と参照光との干渉縞によって情報記録が行われる記録層と、上記記録層の下層側に形成され、光入射角度に依存した選択的な光反射／透過特性を有する角度選択反射膜とを備える。
【００６９】
ここで、コマ収差の発生量Ｗは、上記対物レンズのＮＡ(Numerical Aperture)、上記ホログラム記録媒体の表面から上記記録／再生光の焦点位置までの距離をｔとしたとき、
Ｗ ∝ ＮＡ3・ｔ
で表すことができる。すなわち、コマ収差の発生量Ｗは、対物レンズのＮＡを小とするか、或いは表面から焦点位置までの距離であるｔの値を小とすることで抑制することができる。
先の図２３を参照して説明したように、従来において記録／再生光の焦点位置は、記録層の下層側面（反射膜Ｌ５の上層側面、つまり反射面）とされていた。つまり上記「ｔ」の値は、記録媒体表面から記録層の下層側面までの距離となり、従ってカバー層・記録層の厚さを含む比較的大きな数値となっていた。そしてこの点より、従来のホログラム記録再生システムでは、チルトに伴うコマ収差の発生量Ｗも比較的大となる傾向にあった。
これに対し、上記本発明によれば、「ｔ」の値は、記録媒体表面から記録層の下層側面までの距離よりも小とできる。このことで、チルトによるコマ収差の発生量Ｗを従来より大幅に抑制することができる。
このようにチルトによるコマ収差を抑制できることで、チルトマージンの拡大化が図られる。
【００７０】
但し、このように焦点位置を従来よりも上層側へのシフトさせる手法を採る場合は、記録層中を通過する信号光・参照光の光線状態が従来から変化することに伴って、記録層中において、信号光の一部にしか参照光が干渉しない無駄な露光部分が生じてしまう（図７や図８などを参照）。
このような無駄露光部分は、有効な情報記録が行われていないにも関わらず、メディア（記録材料）が消費された部分となり、ホログラムを多重記録するとした場合、該無駄露光部分により、ＳＮ比（Ｓ／Ｎ）の低下を招くものとなる。つまりこの点からも理解されるように、無駄露光部分は、ホログラムの記録密度の低下を招く。
【００７１】
そこで本発明では、焦点位置をシフトさせる手法を採る場合において、ホログラム記録媒体として、上述のように記録層の下層側に角度選択反射膜を備えるものとしている。
ここで、信号光と参照光とを共通の対物レンズを介して照射するコアキシャル方式では、信号光の媒体入射角度と参照光の媒体入射角度とに差が生じる。この点から、上記のような角度選択反射膜を設けることによっては、これら信号光と参照光の入射角度の差に応じて、信号光（再生時には再生光）は反射し、参照光は透過させるといったことができる。このように参照光のみを選択的に透過させることができれば、通常では反射面にて反射され再度記録層を通過することになる参照光（反射参照光）の成分を抑圧することができる。このことで、上述のような無駄露光の抑制を図ることができると共に、この場合は参照光のみが透過され再生光は反射されるので、再生動作に支障を来すことはない。
【発明の効果】
【００７２】
上記のようにして本発明によれば、従来は記録層の下層側面（反射膜の反射面）とされていた記録／再生光の焦点位置を、記録媒体表面により近い位置となるように設定したことで、チルト発生時におけるコマ収差の発生量を従来よりも抑制することができ、それによってチルトトレランスの向上を図ることができる。
【００７３】
また、本発明は、コマ収差の発生量の抑制にあたり対物レンズのＮＡを小とする手法を採るものではないので、情報の記録再生密度を低下させることなく、チルトトレランスの向上を図ることができる。
【００７４】
また本発明では、ホログラム記録媒体において、記録層の下層側に角度選択反射膜を設けるものとしたことで、上記のような焦点位置シフトの手法を採る場合に問題となる記録層中の無駄露光を効果的に抑制でき、記録密度の向上が図られるようにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７５】
以下、発明を実施するための最良の形態（以下実施の形態とする）について説明していく。
なお、説明は以下の順序で行う。
＜１．先行例としてのホログラム記録再生システム＞
[1-1.記録再生装置の構成]
[1-2.チルトに伴うコマ収差の抑制]
（1-2-1.具体的な抑制手法）
（1-2-2.焦点位置シフトのための具体的な手法）
（1-2-3.焦点位置シフトに伴う光の振る舞いの変化）
[1-3.シミュレーション結果]
[1-4.先行例の効果のまとめ]
＜２．実施の形態としてのホログラム記録再生システム＞
[2-1.先行例の課題]
[2-2.実施の形態としてのホログラム記録媒体]
[2-3.膜構造の具体例]
＜３．変形例＞
【００７６】
＜１．先行例としてのホログラム記録再生システム＞
[1-1.記録再生装置の構成]
図１は、本発明に先立ち、本出願人が提案した先行例としての記録再生装置の内部構成を示している。なおこの図１では、記録再生装置の主に光学系の構成について示している。
ここで、後に説明する実施の形態としてのホログラム記録再生システムは、主に、ホログラム記録媒体の構造側に特徴を有するものであり、記録再生装置の構成はこの図１に示すものと同様となる。
【００７７】
図１において、先ずホログラム記録媒体１００については、先の図２３に示したものと同様となる。確認のために述べておくと、ホログラム記録媒体１００は、上層側から下層側にかけてカバー層Ｌ１→反射膜Ｌ２→基板Ｌ３→記録層Ｌ４→反射膜Ｌ５→基板Ｌ６が形成されている。
なお、ここで言う「上層」「下層」は、記録／再生のための光が入射される面を上面、この上面とは逆側の面を下面として、上記上面側を上層、上記下面側を下層とするものである。
【００７８】
この場合のカバー層Ｌ１としても、例えばプラスチックやガラスなどで構成され、その下層に形成される反射膜Ｌ２の保護のために設けられる。
この反射膜Ｌ２と基板Ｌ３は、ホログラムの記録／再生位置の制御のために設けられたものであり、上記基板Ｌ３には、スパイラル状又は同心円状に上記記録層Ｌ４におけるホログラムの記録／再生位置を案内するためのトラックが形成されている。この場合、上記トラックは、ピット列によるアドレス情報等の情報記録が行われることにより形成されたものとなる。この基板Ｌ３における上記トラックが形成された面（表面）に対し、反射膜Ｌ２が、例えばスパッタリングや蒸着などによって成膜される。
先に説明したように、上記反射膜Ｌ２としては、波長選択性を有するものが選定される。後述もするように本例においても、ホログラム記録再生用のレーザ光としては波長λ＝４０５nm程度の青紫色レーザ光を照射し、位置制御用のレーザ光としては例えば波長λ＝６５０nm程度の赤色レーザ光を照射するようにされている。これに応じ、上記反射膜Ｌ２には、上記記録再生用の青紫色レーザ光は透過し、位置制御用の赤色レーザ光は反射するという、波長選択性を有する反射膜が用いられる。
【００７９】
また上記記録層Ｌ４は、その材料として、例えばフォトポリマーなどの、照射光の強度分布に応じた屈折率変化が生じることで情報記録が可能な材料が選定され、記録再生用のレーザ光によるホログラムの記録／再生が行われる。
また、記録層Ｌ４の下層に形成された反射膜Ｌ５は、再生時の参照光の照射に応じて記録層Ｌ４に記録されたホログラムに応じた再生像が得られた際に、これを反射光として装置側に戻すために設けられる。
【００８０】
上記反射膜Ｌ５の下層に形成された基板Ｌ６は、カバー層Ｌ１と同様、保護膜としての機能を有するもので、例えばプラスチックやガラスなどの透明材料で構成されている。
【００８１】
説明を図１に戻す。
記録再生装置内において、ホログラム記録媒体１００は、図示は省略したスピンドルモータによって回転駆動可能に保持される。記録再生装置では、このように保持された状態のホログラム記録媒体１００に対し、ホログラムの記録／再生のためのレーザ光、及び位置制御のためのレーザ光が照射される。
【００８２】
図１においては、先の図２４に示した記録再生装置と同様となる部分については同一を符号を付している。図２４と比較して分かるように、本例の記録再生装置は、従来の記録再生装置とほぼ同様の構成を有し、第１レーザ１を光源とする記録／再生光の照射によるホログラムの記録／再生を行うと共に、第２レーザ１４を光源とする位置制御光の照射によるホログラムの記録／再生位置の制御（フォーカスサーボも含む）を行うようにされている。
【００８３】
また、本例の記録再生装置としても、ホログラム記録再生方式として、コアキシャル方式を採用する。すなわち、信号光と参照光とを同一軸上に配置し、それらを共に所定位置にセットされたホログラム記録媒体に照射することでホログラムの形成によるデータ記録を行い、また再生時には上記参照光をホログラム記録媒体に対して照射することでホログラムの再生像（再生信号光）を得て記録されたデータの再生を行うものである。
【００８４】
本例の記録再生装置においては、ホログラムの記録再生のための信号光、参照光を照射するための光学系として、第１レーザ１、コリメーションレンズ２、偏光ビームスプリッタ３、ＳＬＭ４、偏光ビームスプリッタ５、リレーレンズ６、リレーレンズ７、ダイクロイックミラー８、部分回折素子９、１／４波長板１０、対物レンズ１１、及びイメージセンサ１３が設けられている。
【００８５】
この場合も第１レーザ１は、ホログラムの記録再生のためのレーザ光として、例えば波長λ＝４０５nm程度の青紫色レーザ光を出力する。第１レーザ１から出射されたレーザ光は、コリメーションレンズ２を介して偏光ビームスプリッタ３に入射する。
【００８６】
この場合も上記偏光ビームスプリッタ３とＳＬＭ４とにより、入射光に対する空間光強度変調を施す強度変調部が形成されている。
この場合の偏光ビームスプリッタとしても、例えばｐ偏光を透過、ｓ偏光を反射するように構成される。従って偏光ビームスプリッタ３に入射したレーザ光はそのｓ偏光成分のみが反射されてＳＬＭ４に導かれる。
ＳＬＭ４は、例えばＦＬＣ（Ferroelectric Liquid Crystal：強誘電性液晶）としての反射型液晶素子を備えて構成され、入射光に対し、画素単位で偏光方向を制御するように構成されている。
【００８７】
ＳＬＭ４は、図中の変調制御部２０からの駆動信号に応じて、各画素ごとに入射光の偏光方向を９０°変化させる、又は入射光の偏光方向を不変とするようにして空間光変調を行う。具体的には、駆動信号がＯＮとされた画素は偏光方向の角度変化＝９０°、駆動信号がＯＦＦとされた画素は偏光方向の角度変化＝０°とするように、駆動信号に応じ画素単位で偏光方向制御を行うように構成されている。
【００８８】
ＳＬＭ４からの出射光（ＳＬＭ４にて反射された光）は、偏光ビームスプリッタ３に再度入射し、これによってＳＬＭ４のＯＮ画素を介した光（ｐ偏光）は偏光ビームスプリッタ３を透過し、ＯＦＦ画素を介した光（ｓ偏光）は偏光ビームスプリッタ３にて反射されるようになり、結果、ＳＬＭ４の画素単位で、入射光に空間光強度変調（単に強度変調とも言う）を施す強度変調部が実現されている。
【００８９】
ここで、コアキシャル方式が採用される場合、ＳＬＭ４においては、信号光と参照光とを同一光軸上に配置するために、次の図２に示すような各エリアが設定されることになる。
この図２に示されるようにして、ＳＬＭ４においては、その中心（光軸中心と一致）を含む円形の所定範囲のエリアが、信号光エリアＡ２として設定される。そして、この信号光エリアＡ２の外側には、ギャップエリアＡ３を隔てて、輪状の参照光エリアＡ１が設定されている。
上記信号光エリアＡ２、参照光エリアＡ１の設定により、信号光と参照光とを同一光軸上に配置するようにして照射することができる。
なお、上記ギャップエリアＡ３は、上記参照光エリアＡ１にて生成される参照光が信号光エリアＡ２に漏れ込んで信号光に対するノイズになることを避けるための領域として定められている。
なお確認のために述べておくと、ＳＬＭ４の画素形状は矩形状であるため、信号光エリアＡ２は厳密には円形とはならい。同様に参照光エリアＡ１、ギャップエリアＡ３としても厳密には輪状にはならい。その意味で信号光エリアＡ２は略円形のエリアとなり、参照光エリアＡ１、ギャップエリアＡ３もそれぞれ略輪状のエリアとなる。
【００９０】
図１において、変調制御部２０は、上記ＳＬＭ４に対する駆動制御を行うことで、記録時には信号光と参照光を、また再生時には参照光のみを生成させる。
具体的に、記録時において上記変調制御部２０は、上記ＳＬＭ４における信号光エリアＡ２の画素は供給される記録データに応じたオン／オフパターンとし、参照光エリアＡ１の画素は予め定められた所定のオン／オフパターンとし、且つそれ以外の画素はすべてオフとするための駆動信号を生成し、これをＳＬＭ４に供給する。この駆動信号に基づきＳＬＭ４による空間光変調（偏光方向制御）が行われることで、偏光ビームスプリッタ３からの出射光として、それぞれが同じ中心（光軸）を持つように配置された信号光と参照光とが得られる。
また、再生時において上記変調制御部２０は、上記参照光エリアＡ１内の画素を上記所定のオン／オフパターンとし、それ以外の画素は全てオフとする駆動信号によりＳＬＭ４を駆動制御し、これによって上記参照光のみを生成させる。
【００９１】
なお、記録時において上記変調制御部２０は、入力される記録データ列の所定単位ごとに上記信号光エリアＡ２内のオン／オフパターンを生成し、これによって上記記録データ列の所定単位ごとのデータを格納した信号光が順次生成されるように動作する。これにより、ホログラム記録媒体１００に対しホログラムページ単位（信号光と参照光の１度の干渉により記録することのできるデータ単位）によるデータの記録が順次行われるようになっている。
【００９２】
偏光ビームスプリッタ３及びＳＬＭ４による強度変調部にて強度変調が施されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ５に入射する。この偏光ビームスプリッタ５としてもｐ偏光を透過、ｓ偏光を反射するように構成される。従って上記レーザ光は、偏光ビームスプリッタ５を透過する。
【００９３】
偏光ビームスプリッタ５を透過したレーザ光は、リレーレンズ６、リレーレンズ７が同順で配置されたリレーレンズ系に入射する。図示するようにリレーレンズ６によっては、偏光ビームスプリッタ５を透過したレーザ光の光束が所定の焦点位置に集光するようにされ、リレーレンズ７によっては集光後の拡散光としての上記レーザ光束が平行光となるように変換される。
【００９４】
上記リレーレンズ系を介したレーザ光は、ダイクロイックミラー８に入射する。ダイクロイックミラー８は、所定の波長帯による光を選択的に反射するように構成されている。この場合もダイクロイックミラー８は、波長λ＝４０５nm程度による記録再生用レーザ光の波長帯の光を選択的に反射するように構成され、これにより上記リレーレンズ系を介して入射した記録再生用レーザ光は、ダイクロイックミラー８にて反射される。
【００９５】
ダイクロイックミラー８にて反射された記録再生用レーザ光は、部分回折素子９→１／４波長板１０を介して対物レンズ１１に入射する。この場合も部分回折素子９としては、参照光が入射する領域に例えば液晶回折素子など、直線偏光の偏光状態に応じた選択回折特性（一方の直線偏光成分は回折し、他方の直線偏光成分は透過する）を有する偏光選択回折素子が形成されて成る。具体的にこの場合、部分回折素子９が備える上記偏光選択回折素子は、ｐ偏光を透過、ｓ偏光を回折するように構成されている。
また、上記１／４波長板１０は、入射光（この場合はｐ偏光）の偏光方向軸に対し、その光学基準軸が４５°傾けられた状態となるように設置され、直線偏光／円偏光変換素子として機能するようにされている。
【００９６】
上記部分回折素子９及び１／４波長板１０により、ホログラム記録媒体１００からの反射光として得られる復路参照光（反射参照光）によるＳＮ比（Ｓ／Ｎ）低下の防止が図られる。つまり、ｐ偏光で入射する往路の参照光は、上記部分回折素子９を透過することになる。また、ホログラム記録媒体１００（反射膜Ｌ５）→対物レンズ１１→１／４波長板１０を介してｓ偏光で入射する復路の参照光（反射参照光）は、上記部分回折素子９にて回折（抑圧）されることになる。
先にも述べたように、反射参照光は、回折現象を利用して得られるホログラムの再生像と比較して非常に強度の強い光となる。よって、反射参照光は、再生像に対する無視できないノイズ成分となり、これがイメージセンサ１３に対して導かれてしまうとＳＮ比の大幅な低下を招く。上記のような部分回折素子９及び１／４波長板１０による反射参照光の抑圧が行われることで、このようなＳＮ比の低下を効果的に防止できる。
なおこの場合も、上記部分回折素子９における信号光が入射する領域（つまり再生像が入射する領域）は、例えば透明材料で構成される、或いは穴部とされるなどして、往路光・復路光の双方を透過するように構成されている。つまりこれにより、記録時の信号光が適正にホログラム記録媒体１００に照射され、且つ再生時の再生像が適正にイメージセンサ１３に対して導かれるように図られている。
【００９７】
対物レンズ１１は、図示する２軸機構１２によってホログラム記録媒体１００に対して接離する方向（フォーカス方向）及びホログラム記録媒体１００の半径方向（トラッキング方向）に移動可能に保持されている。後述する位置制御部１９が上記２軸機構１２による対物レンズ１１の駆動動作を制御することで、レーザ光のスポット位置についての制御が行われる。
【００９８】
記録再生用レーザ光は、上記対物レンズ１１により集光されるようにしてホログラム記録媒体１００に照射される。
ここで、先にも述べたように記録時には、変調制御部２０からの制御に基づく強度変調部（ＳＬＭ４及び偏光ビームスプリッタ３）の強度変調によって信号光と参照光とが生成される。そして、これら信号光・参照光が、上記により説明した経路によりホログラム記録媒体１００に照射される。これにより、記録層Ｌ４には、これら信号光と参照光との干渉縞により記録データを反映したホログラムが形成される。つまりデータ記録が行われる。
【００９９】
また、再生時には、変調制御部２０の制御に基づき、強度変調部が参照光のみを生成し、該参照光が上記による経路によってホログラム記録媒体１００に照射される。このように参照光が照射されることで、記録層Ｌ４に形成されたホログラムに応じた再生像が反射膜Ｌ５からの反射光として得られる。この再生像は、対物レンズ１１を介して装置側に戻される。
【０１００】
前述のように、部分回折素子９は、信号光の入射領域が透過領域とされている。従って、上記のようにホログラム記録媒体１００から得られ、対物レンズ１１→１／４波長板１０を介した再生像は、当該部分回折素子９を透過する。部分回折素子９を透過した再生像は、ダイクロイックミラー８にて反射された後、先に説明したリレーレンズ系（リレーレンズ７→リレーレンズ６）を介し、偏光ビームスプリッタ５に入射する。ホログラム記録媒体１００からの反射光は１／４波長板１０のはたらきによりｓ偏光に変換されているので、このように偏光ビームスプリッタ５に入射した再生像は、当該偏光ビームスプリッタ５にて反射され、イメージセンサ１３に入射することになる。
【０１０１】
イメージセンサ１３は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどとされ、上記のようにして導かれたホログラム記録媒体１００からの再生像を受光し、これを電気信号に変換して画像信号を得る。このようにして得られた画像信号は、記録時に信号光に対して与えたオン／オフパターン（つまり「０」「１」のデータパターン）を反映したものとなっている。すなわち、このようにしてイメージセンサ１３で検出される画像信号が、ホログラム記録媒体１００に対して記録されたデータの読み出し信号となる。
【０１０２】
イメージセンサ１３により得られた上記読み出し信号としての画像信号は、データ再生部２１に対して供給される。
データ再生部２１は、上記イメージセンサ１３からの画像信号中に含まれるＳＬＭ４の画素単位の値ごとに、「０」「１」のデータ識別、及び必要に応じて記録変調符号の復調処理等を行って、記録データを再生する。
【０１０３】
ここまでで説明した構成により、第１レーザ１を光源とする記録再生光の照射によるホログラムの記録／再生動作が実現される。
【０１０４】
また、図１に示す記録再生装置には、上記により説明したホログラムの記録再生のための光学系に加えて、ホログラムの記録／再生位置の制御を行うための光学系（位置制御光学系）として、第２レーザ１４、コリメーションレンズ１５、偏光ビームスプリッタ１６、集光レンズ１７、及びフォトディテクタ（ＰＤ）１８が設けられている。
【０１０５】
この位置制御光学系において、第２レーザ１４は、位置制御用のレーザ光として、上述した波長λ＝６５０nm程度の赤色レーザ光を出力する。この第２レーザ１４からの出射光はコリメーションレンズ１５→偏光ビームスプリッタ１６を介してダイクロイックミラー８に入射する。ここで偏光ビームスプリッタ１６としてもｐ偏光を透過、ｓ偏光を反射するように構成されている。
【０１０６】
上述もしたようにダイクロイックミラー８は、記録再生用レーザ光（この場合はλ＝４０５nm程度）の波長帯の光を選択的に反射するように構成されており、従って第２レーザ１４からの位置制御用レーザ光は透過することになる。
ダイクロイックミラー８を透過した位置制御用レーザ光は、記録再生用レーザ光と同様に部分回折素子９→１／４波長板１０→対物レンズ１１を介してホログラム記録媒体１００に照射される。
【０１０７】
なお確認のために述べておくと、上記ダイクロイックミラー８が設けられることで、位置制御用レーザ光と記録再生用レーザ光とが同一光軸上で合成され、且つこの合成光が共通の対物レンズ１１を介してホログラム記録媒体１００に照射されるようになっている。つまりこのことで、位置制御用レーザ光のビームスポットと記録再生用ビームスポットとが記録面内方向における同じ位置に形成されるように図られているものであり、この結果、後述するような位置制御用レーザ光に基づく位置制御動作が行われることで、ホログラムの記録再生位置が、トラックに沿った位置となるように制御されるものである。
【０１０８】
上記のような位置制御用レーザ光の照射に伴い、ホログラム記録媒体１００からは、反射膜Ｌ２上の記録情報に応じた反射光が得られる。この反射光（位置制御情報反映光とする）は、対物レンズ１１→１／４波長板１０→部分回折素子９→ダイクロイックミラー８を介して、偏光ビームスプリッタ１６に入射する。偏光ビームスプリッタ１６は、このようにしてダイクロイックミラー８を介して入射した位置制御用レーザ光の反射光を反射することになる（ホログラム記録媒体１００で反射された位置制御用レーザ光としても１／４波長板１０のはたらきによりｓ偏光に変換される）。偏光ビームスプリッタ１６にて反射された位置制御用レーザ光の反射光は、集光レンズ１７を介してフォトディテクタ１８の検出面上に集光するようにして照射される。
【０１０９】
フォトディテクタ１８は、複数の受光素子を備え、上記のように集光レンズ１７を介して照射されたホログラム記録媒体１００からの位置制御情報反映光を受光し、受光結果に応じた電気信号を得る。つまり、これによって基板Ｌ３上（反射膜Ｌ２上）に形成された凹凸断面形状を反映した反射光情報（反射光信号）が検出される。
【０１１０】
このようにフォトディテクタ１７で得られる反射光情報に基づき、フォーカスサーボ制御、トラッキングサーボ制御、所定アドレスへのアクセス制御などのホログラムの記録／再生位置に関する各種の位置制御を行うための構成として、位置制御部１９が設けられている。
位置制御部１９は、マトリクス演算により反射膜Ｌ５上に形成されたピット列についての再生信号（ＲＦ信号）やトラッキングエラー信号・フォーカスエラー信号など位置制御に必要な各種の信号を生成するマトリクス回路、及びサーボ演算などを行うための演算回路、及び２軸機構１２など必要な各部を駆動制御する駆動制御部とを有して構成される。
【０１１１】
図示は省略したが、図１に示す記録再生装置においても、上記再生信号に基づきアドレス情報の検出やクロックの生成を行うためのアドレス検出回路、クロック生成回路が設けられる。また、例えばホログラム記録媒体１００をトラッキング方向に移動可能に保持するスライド駆動部なども設けられている。
位置制御部１９は、上記アドレス情報や上記トラッキングエラー信号に基づき２軸機構１２や上記スライド駆動部を制御することで、位置制御用レーザ光のビームスポット位置の制御を行う。このようなビームスポット位置の制御により、記録再生用レーザ光のビームスポット位置を所要のアドレスに移動させたり、またトラックに沿った位置に追従させる（トラッキングサーボ制御）などといったことができるようになっている。つまりこれにより、ホログラムの記録／再生位置についての制御が行われるものである。
また、位置制御部１９は、上記したフォーカスエラー信号に基づき２軸機構１２による対物レンズ１１のフォーカス方向への駆動動作を制御することで、位置制御用レーザ光のフォーカス位置を反射膜Ｌ２上に追従させるフォーカスサーボ制御も行う。これにより、共通の対物レンズ１１を介して照射される記録再生用レーザ光のフォーカス位置（焦点位置）としても、所定位置で保たれるようになっている。
【０１１２】
[1-2.チルトに起因するコマ収差の抑制]
（1-2-1.具体的な抑制手法）
先の図２６を参照して説明したように、一般に光ディスクシステムでは、チルトの発生に伴いコマ収差が生じる。特に、コアキシャル方式を採用するホログラム記録再生システムにおいては、図２７にて説明したように、その記録／再生原理に起因して、チルトによるコマ収差発生時の再生信号の悪化が現状の光ディスクシステムの場合よりも特に大きくなる。つまりコアキシャル方式によるホログラム記録再生システムでは、従来の光ディスクシステムと比較してチルトトレランスが非常に狭くなるという点が問題となっている。
【０１１３】
ここで、コマ収差の発生量Ｗは、記録媒体に対して照射されるレーザ光の出力端となる対物レンズの開口数をＮＡ(Numerical Aperture)、上記記録媒体の表面から上記レーザ光の焦点位置までの離間距離をｔとしたとき、
Ｗ ∝ ＮＡ3・ｔ
で表される。すなわち、コマ収差の発生量Ｗは、対物レンズのＮＡを小とするか、或いは記録媒体表面から焦点位置までの離間距離ｔの値を小とすることで抑制することができる。
【０１１４】
この点に鑑み、先に本出願人は、ｔの値を小さくすることでチルトに伴うコマ収差の発生量Ｗを抑制する手法を提案した。
【０１１５】
ここで、先の図２３を参照して説明したように、従来における記録／再生光の焦点位置は、ホログラムの記録層に対して設けられた反射膜の反射面上（反射膜Ｌ５の上層側面：換言すれば記録層Ｌ４の下層側面）とされていた。つまり上記「ｔ」の値は、ホログラム記録媒体１００表面から反射膜Ｌ５の反射面までの距離となり、カバー層Ｌ１から記録層Ｌ４までの厚さを含む比較的大きな数値となる。このことから、従来例としてのホログラム記録再生システムでは、チルトに伴うコマ収差の発生量Ｗも比較的大となる傾向にあり、チルトトレランスを狭める大きな要因となっていた。
この点に鑑み、本例においては、従来よりもｔの値を小さくする、すなわちｔの値を従来の「ホログラム記録媒体１００表面から反射膜Ｌ３の反射面までの距離」よりも小さくするものとしている。具体的には、記録再生用レーザ光の焦点位置を、ホログラム記録媒体１００の表面近傍にまでシフトさせることで、ｔの値を従来よりも大幅に小とする。
【０１１６】
図３は、本例において設定する記録再生用レーザ光の焦点位置について説明するための図として、ホログラム記録媒体１００の断面構造と共に、ホログラム記録媒体１００に対して照射される位置制御用レーザ光（図中の細実線）、記録再生用レーザ光（図中、太実線）を併せて示している。なお図３では比較として、従来の記録再生システムの場合の記録再生用レーザ光を太破線により示している。
【０１１７】
この図３に示されるように、本例では、記録再生用レーザ光の焦点位置を、基板Ｌ３と記録層Ｌ４との界面に設定するものとしている。換言すれば、記録層Ｌ４の上層側面を焦点位置に設定するものである。
この場合、距離ｔの値は、図中に「Ｄ」と示す、記録層Ｌ４の厚さ分だけ縮小化することができる。
ここで、記録媒体表面から記録層Ｌ４までの距離（つまりカバー層Ｌ１＋反射膜Ｌ２＋基板Ｌ３の厚さ）として定義するカバー厚が０．１mmであり、記録層Ｌ４の厚さが０．６mmであると仮定すると、距離ｔの値は、焦点位置を反射膜Ｌ５の反射面上とする従来の場合のｔ＝０．７mmに対し、本例の場合はｔ＝０．１mmに縮小化することができる。
【０１１８】
このように記録再生用レーザ光の焦点位置を従来よりも記録媒体表面側にシフトさせ、距離ｔの値を小とすることで、チルトによるコマ収差の発生量Ｗを効果的に抑制することができる。その結果、従来よりもチルトトレランスの向上（拡大化）を図ることができる。
【０１１９】
図４は、対物レンズ１１のＮＡと距離ｔの設定値と再生チルトトレランスとの関係についてシミュレーションを行った結果を示している。なおこの図４において、ホログラム記録媒体１００の屈折率ｎについてはｎ＝1.55とした。
またチルトトレランスは、マーシャルクライテリア（Marechal Criterion：λ＝0.07）となるときのチルト角度で表している。
なお、チルトトレランスについては±で表記すべきであるが、図４では図示の都合上、±の表記は省略している。
【０１２０】
この図４のシミュレーション結果からも明らかなように、コアキシャル方式によるホログラム記録再生システムにおいても、ＮＡとｔが、チルトトレランス（コマ収差の発生量Ｗ）に大きく影響することになる。そしてこの図４によれば、チルトトレランスは、ＮＡの値が大、ｔの値が小となるほど拡大し（つまりコマ収差の発生量Ｗは抑制され）、逆にＮＡの値が小、ｔの値が大となるほど縮小化する（つまりコマ収差の発生量Ｗは大となる）ことが分かる。
【０１２１】
ちなみに、先の図２７で説明したように、従来のホログラム記録再生システムはＮＡ＝０．８５、ｔ＝０．７mmである。図４によれば、このときのチルトトレランスは±０．０１６°となっている。これに対し、ｔ＝０．１mmとする本例によれば、チルトトレランスは±０．１１３°となる。従って図４のシミュレーション結果によれば、本例の場合のチルトトレランスは従来よりも７倍程度拡大化されることが分かる。
【０１２２】
ここで、この図４に示すシミュレーション結果や、先に挙げた「Ｗ ∝ ＮＡ3・ｔ」の関係式からも明らかなように、コマ収差の発生量Ｗを抑制するためには、対物レンズ１１のＮＡを小さくするという手法を採ることも考えられる。しかしながらＮＡを小さくした場合は情報の記録再生密度が犠牲になる。本例のように焦点位置の調整によりｔの値を小さくする手法を採るものとすれば、情報の記録再生密度を低下させることなく、チルトトレランスの向上を図ることができる。
【０１２３】
また最も重要な点は、このように焦点位置をシフトする手法は、従来の光ディスクシステムでは採り得ない手法であるという点である。つまり、例えばＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やＢＤ（Blu-ray Disc：登録商標）などの従来の光ディスクシステムにおいて、記録再生光の焦点位置をシフトさせてしまった場合、当然のことながら適正なデータ記録再生を行うことができなくなってしまうが、ホログラム記録再生システムの場合は、その記録再生原理より、記録再生光の焦点位置をシフトさせても、記録層に対して適正にホログラムを記録することができ、またこのように記録されたホログラムを適正に再生することができる。つまり本発明は、このようなホログラム記録再生システムに特有な記録再生原理に着目して、焦点位置シフトによりコマ収差を抑制する手法を採るようにしたものである。
【０１２４】
（1-2-2.焦点位置シフトのための具体的な手法）
上記のような記録再生用レーザ光の焦点位置シフトは、対物レンズとホログラム記録媒体との離間距離を、従来よりも拡大することで実現することができる。
図５は、記録再生光の焦点位置を変化させるにあたっての対物レンズとホログラム記録媒体との離間距離の設定例について説明するための図である。この図５では、図５（ａ）において対物レンズ１０２を用いる従来の場合の例を示し、図５（ｂ）において対物レンズ１１を用いる本例の場合の例を示している。
各図では、従来の対物レンズ１０２又は本例の対物レンズ１１と、これら対物レンズを介してホログラム記録媒体１００に照射される記録再生用レーザ光の光線、及びホログラム記録媒体１００のカバー層Ｌ１〜基板Ｌ３、記録層Ｌ４、反射膜Ｌ５のみを抽出して示している。
【０１２５】
図５（ａ）に示すように、従来の場合、対物レンズ１０２は、光源側から順にレンズＬＺ１、レンズＬＺ2、レンズＬＺ3、レンズＬＺ4が備えられて構成される。このとき、最も曲率の大きいレンズＬＺ4については、その厚さ（図中Ｄｓｔ）がＤｓｔ＝４．２０mmとされている。
従来の記録再生装置においては、このような対物レンズ１０２を用い、該対物レンズ１０２の出射面からホログラム記録媒体１００（表面）までの離間距離ＬＴを図のようにＬＴ＝1.125mmに設定することで、記録再生用レーザ光の焦点位置が反射膜Ｌ５上となるようにされている。
【０１２６】
一方図５（ｂ）において、本例の場合、対物レンズ１１としては、従来の対物レンズ１０２と同様、光源側から順にレンズＬＺ1、レンズＬＺ2、レンズＬＺ3を備える点は共通であるが、対物レンズ１０２におけるレンズＬＺ4に相当する最も曲率の大きなレンズについては、その厚さＬＴをＬＴ＝４．２０mmから０．０２mm縮小した厚さＬＴ＝４．１８mmによるレンズＬＺ5を用いるようにしている。
本例において、このように厚さＬＴを縮小化しているのは、焦点位置をシフトさせたことに伴い発生する球面収差の抑制を図るためである。
【０１２７】
そして、本例の場合、対物レンズ１１の出射面からホログラム記録媒体１００までの距離Ｄｔｓは、図示するようにＤｓｔ＝１．５０mmと、従来のＤｓｔ＝１．１２５mmからおよそ０．３７５mm拡大化するものとしている。
【０１２８】
上記により説明した対物レンズ１１の構成、及び対物レンズ出射面からホログラム記録媒体１００までの離間距離Ｄｔｓの設定により、従来は反射膜Ｌ５上とされていた記録再生用レーザ光の焦点位置を、記録層Ｌ４の上層側面（基板Ｌ３と記録層Ｌ４との界面）にシフトさせることができる。具体的には、記録再生用レーザ光の焦点位置を、従来よりも０．６mmだけ上層側にシフトさせることができる。
【０１２９】
ここで、このような離間距離Ｄｓｔの調整は、例えばホログラム記録媒体を回転駆動可能に保持するスピンドルモータの媒体保持部の設置位置の調整で行うことができる。本実施の形態の記録再生装置では、このような媒体保持部の設置位置が、従来の記録再生装置の場合よりも対物レンズから遠ざかる側にオフセットされている。このことで、記録再生光の合焦位置が、上記のように記録層の下層側面よりも上層側となる位置に設定されている。
【０１３０】
なお、このような本例としての離間距離Ｄｔｓの調整手法によっては、記録再生用レーザ光の焦点位置がシフトされるだけでなく、位置制御用レーザ光についても同様に焦点位置がシフトされてしまうことになる。先の図３を参照して説明した如く、本例の場合、位置制御用レーザ光の焦点位置は、従来と同様に反射膜Ｌ２上に設定する必要がある。つまり、本例のように記録再生用レーザ光の焦点位置を記録層Ｌ４の上層側面に設定する場合には、位置制御用レーザ光の焦点位置と記録再生用レーザ光の焦点位置との離間距離は、「記録層Ｌ４の上層側面−反射膜Ｌ２の反射面」の距離となるようにする必要がある。
【０１３１】
この点を考慮し本例では、位置制御用レーザ光の対物レンズ１１への入射時のコリメーションを変化させるなどして、該位置制御用レーザ光の焦点位置と記録再生用レーザ光の焦点位置との離間距離が、上記の「記録層Ｌ４の上層側面−反射膜Ｌ２の反射面」の距離となるように予め光学系を調整しておく（例えばコリメーションレンズ１５の位置の調整など）。
【０１３２】
なお、記録再生光の焦点位置をシフトさせる手法については、上記により例示した手法以外にも多様に考えられる。例えば対物レンズ（１０２）の設計変更によって実現するといったことも可能である。本発明において、記録再生光の焦点位置をシフトさせる具体的な手法については特に限定されるものではなく、実際の実施形態などに応じて適宜最適とされる手法が採られるようにすればよい。
【０１３３】
（1-2-3.焦点位置シフトに伴う光の振る舞いの変化）
ここで、上述のように記録再生光の焦点位置を反射膜Ｌ５の反射面上からシフトさせた場合、当然のことながら光の振る舞いは従来とは異なるものとなってくる。
【０１３４】
〜記録されるホログラムの変化〜
焦点位置をシフトさせることに応じては、記録層Ｌ４に記録されるホログラムの形状が従来とは異なってくる。この点について、図６〜図９を参照して説明する。
【０１３５】
ここで、これら図６〜図９において共通する事項について説明しておく。
図６〜図９の各図は、それぞれ、対物レンズ１１（図６の場合は対物レンズ１０２）と、ホログラム記録媒体１００におけるカバー層Ｌ１〜基板Ｌ３、記録層Ｌ４、及び反射膜Ｌ５の反射面のみを抽出して示すと共に、ホログラム記録媒体１００に照射される記録／再生光の光線の様子を併せて示している。
先の図１の説明からも明らかなように、実際には、反射膜Ｌ５の反射面で反射された光（＝復路光）は、往路光が入射する側に戻っていくことになるが、図６〜図９においては図示の都合上、復路光については、記録層Ｌ４、基板Ｌ３〜カバー層Ｌ１、対物レンズ１１又は１０２も併せて、上記反射面を境に往路光が入射する側とは逆側に折り返して示している。
また、図６〜図９における平面ＳＲは、リレーレンズ系（６，７）によって形成されるＳＬＭ４の実像面（対物レンズにとっては物体面）を表す。また、図中の平面Ｓｏｂは、対物レンズ１１（図６では対物レンズ１０２）の瞳面を表す。
また、図６〜図９において、信号光については、信号光エリアＡ２内の各ピクセルのうちレーザ光軸と一致する中央の１ピクセル分の光線と、その他の２ピクセルの光線との計３ピクセル分の光線のみを抽出して示している。また、参照光については、参照光エリアＡ１内のそれぞれ最外周部に位置する２つのピクセルの光線のみを抽出して示している。
【０１３６】
先ずは図６により、従来の記録再生システムによってホログラム記録媒体１００に形成されるホログラムの形状について説明しておく。
従来の場合、記録再生光の焦点位置は反射面上に設定される。なおこのことより、従来の記録再生装置では、対物レンズ１０２の焦点距離ｆは対物レンズの瞳面Ｓｏｂから反射面までの距離となっている。
【０１３７】
この場合、信号光の各光線、及び参照光の各光線は、図のように反射面上の一点に集光する。
このとき、信号光、参照光の各光線（ピクセルごとの光線）は、図のように実像面ＳＲで一旦集光した後、拡散光の状態で対物レンズ１０２に入射する。そして、対物レンズ１０２に入射した各光線は、平行光の状態でホログラム記録媒体１００の反射面上の一点に集光することになる。
【０１３８】
記録再生光の焦点位置を反射面上とする従来の場合、復路光と往路光の光路長は等しく、従って往路光・復路光の各光線は、図のように反射面を中心軸として対称な形状となり、これに伴い、記録層Ｌ４にて形成されるホログラムとしても、図中の太枠で囲うように、反射面を中心軸として対称な形状で形成される。
なお確認のために述べておくと、ホログラムは、信号光と参照光の干渉により形成されるものである。従ってホログラムは、記録層Ｌ４中にて信号光と参照光とが重なっている部分に形成される。コアキシャル方式では、信号光・参照光の光束は一点（この場合は反射面上）に収束するように記録媒体に照射されるので、この場合において形成されるホログラムの形状は、図のように砂時計のような形状となる。
なお、図６では、本来は往路光側に戻っていく反射光を反対側に折り返して示しているので、ホログラムの形状は上記のような略砂時計の形状で示されるものとなるが、実際には、図中の右半分のホログラム（台形形状）は、図中の左半分のホログラムと重なるようにして形成されるものである。
【０１３９】
図７は、記録再生光の焦点位置を記録層Ｌ４の上層側面とする本例の場合において、ホログラム記録媒体１００に照射される信号光と参照光、及びそれらの復路光の光線の様子を示している。
先ず、焦点位置を記録層Ｌ４の上層側面とする場合、対物レンズ１１の焦点距離ｆは、図からも明らかなように瞳面Ｓｏｂから記録層Ｌ４の上層側面までの距離となる。
そして、図示するようにこの場合においては、記録層Ｌ４に対しては、集光後の拡散光としての信号光と参照光とが照射されることになる。
このことで、この場合に記録層Ｌ４中に形成されるホログラムの形状は、次の図８において太枠で示したような形状となる。
【０１４０】
図９は、このようにして記録されたホログラムが再生される様子を示している。
これまでの説明からも理解されるように、記録層Ｌ４に形成されたホログラムに対して参照光を照射することで、回折現象により、記録された信号光についての再生光（再生像）が出力される。この図９では、再生時に照射した参照光（往路）、及び該参照光の照射に応じて得られた再生光、及び反射面にて反射された参照光（反射参照光：復路参照光）の各光線を示している。またこの図では、記録時に照射した信号光の各光線の軌跡も併せて示している。
【０１４１】
〜復路光の光線位置の変化〜
ここで、図６と図７〜図９とを比較して明らかなように、焦点位置を反射面上からシフトさせる本例の場合は、往路光と復路光とで、各光線の位置にずれが生じることになる。
図１０〜図１２を参照し、従来の場合と本例の場合の光学系全体での光振る舞いを確認する。
なおこれら図１０〜図１２においても、信号光については３ピクセル分の光線のみ、参照光については２ピクセル分の光線のみをそれぞれ代表して示している。
またこれら図１０〜図１２においては、光学系全体の構成のうち、ＳＬＭ４、リレーレンズ６,７、対物レンズ（１１又は１０２）のみを抽出して示している。またこれらの図ではホログラム記録媒体１００も併せて示している。なお、各図中の平面Ｓpbsは偏光ビームスプリッタ５の反射面を、また平面Ｓdimはダイクロイックミラー８の反射面を表す。
【０１４２】
図１０は、従来の場合における光の振る舞いを示している。なお、従来の場合は往路・復路とも各光線の通る位置は同じとなるので、図面は１枚に共通化している。
図示するように、ＳＬＭ４の各ピクセルから出射された光線は、拡散光の状態で平面Ｓpbs（偏光ビームスプリッタ５）を介してリレーレンズ６に入射する。このとき、各ピクセルからの出射光線は、それぞれの光軸が平行な状態にある。
【０１４３】
リレーレンズ６に入射した各ピクセルの光線は、図のように拡散光から平行光となるように変換されると共に、レーザ光軸（レーザ光束全体の光軸）上の光線を除く各光線の光軸が上記レーザ光軸側に折り曲げられる。このことで、平面ＳＦにおいては、各光線が平行光の状態でレーザ光軸上に集光されることになる。ここで、上記平面ＳＦは、対物レンズによる焦点面と同様、平行光による各ピクセルの光線がレーザ光軸上に集光する面であり、フーリエ面（周波数平面）と呼ばれる。
【０１４４】
上記のようにフーリエ面ＳＦにてレーザ光軸上に集光した各光線は、リレーレンズ７に入射するが、このとき、リレーレンズ６から出射された各光線（レーザ光軸を含む中央のピクセルの光線は除く）はフーリエ面ＳＦ上でレーザ光軸と交差することになる。このことからリレーレンズ６とリレーレンズ７とにおける各光線の入出射位置の関係は、レーザ光軸を中心として軸対称な関係となる。
【０１４５】
各光線は、リレーレンズ７を介することで図のように収束光に変換されると共に、各光線の光軸がそれぞれ平行となる。リレーレンズ７を介した各光線は、平面Ｓdim（ダイクロイックミラー８）にて反射され、図９にも示した実像面ＳＲ上のそれぞれの位置に集光することになる。このとき、リレーレンズ７を介した各光線は、上記のようにそれぞれの光軸が平行な状態とされるので、上記実像面ＳＲ上において、各光線の集光位置は重ならずそれぞれ別々の位置となる。
なお、実像面ＳＲ以降の光の振る舞いは、先の図６で説明した通りである。
【０１４６】
ここで、図１０では、平面Ｓpbsにて反射されイメージセンサ１３（１０３）に導かれる再生光の各光線を示しているが、図示するようにイメージセンサ１３に再生光のみが導かれているのは、先に説明した部分回折素子９（及び１／４波長板１０）により反射参照光が抑圧されるためである。
なお確認のために述べておくと、部分回折素子９は、実像面ＳＲ又はその近傍に設けられるものである。これは、部分回折素子９としては、先にも述べたように信号光の領域と参照光の領域とで選択的に光を透過／回折する必要があるため、ＳＬＭ４（像生成面）と同等の像が得られる位置に配置されなければ適切な選択透過／回折の作用を得ることができなくなってしまうためである。
【０１４７】
また、再生時において、再生光は、記録時に照射した信号光の各光線位置と同じ光線位置に得られる。つまり再生光の各光線は、図中の信号光の各光線と同じ位置を辿って平面Ｓpbsに到達し、該平面Ｓpbsにて反射されてイメージセンサ１３に導かれる。このとき、リレーレンズ６から平面Ｓpbs側に出射される再生光の各光線は、図のように収束光の状態で且つそれぞれの光軸が平行な状態となっており、これら各光線は、イメージセンサ１３の検出面上の別々の位置に集光するようになっている。このことで、イメージセンサ１３の検出面上では実像面ＳＲにおける再生像と同様の像が得られる。
【０１４８】
図１１は、本例の場合の光の振る舞いとして、記録時の往路光についての光の振る舞いを示している。
この場合、ＳＬＭ４から対物レンズ１１までの間の光の振る舞いは従来と同様となる。従来との相違点は、先の図７でも説明した通り、記録再生光の焦点位置（つまり図中では対物レンズ１１を介した信号光・参照光の各光線の集光位置）が反射膜Ｌ５の反射面上ではなく、基板Ｌ３と記録層Ｌ４との界面にシフトされている点である。
【０１４９】
図１２は、本例の場合における再生時の復路光の光の振る舞いを示している。
なおこの図１２では、再生時に対物レンズ１１からホログラム記録媒体１００に照射される往路光としての参照光と、記録時に照射した信号光（色無しの光線）の両往路光を、ホログラム記録媒体１００の反射面を境に逆側に折り返して示している。
【０１５０】
先の図７〜図９にも示したように、焦点位置を反射面上から上層側にシフトする本例の場合は、各光線の対物レンズ１１の瞳面Ｓｏｂへの入射位置（レーザ光軸を含む中央のピクセルの光線は除く）が、往路光と復路光とで異なるものとなる。具体的には、復路光の入射位置の方が往路光の入射位置よりも外側にシフトする。このことから本例の場合は、この図１２に示す復路光と先の図１１に示した往路光とで各光線の位置は一致しないことになる。
【０１５１】
また、上記のように往路光と復路光とで対物レンズ１１の瞳面Ｓｏｂへの入射位置が異なることで、リレーレンズ７の瞳面やリレーレンズ６の瞳面における各光線の入射位置も往路光と復路光とでそれぞれ異なってくる。そしてこれに伴い、リレーレンズ６,７によるリレーレンズ系によって形成される各光線の集光面としても、往路光と復路光とでそれぞれ異なる位置となる。
具体的に、上述のように復路光の各光線の瞳面Ｓｏｂへの入射位置が外側にシフトされると、これら各光線のリレーレンズ７の瞳面への入射位置は往路光の入射位置よりもそれぞれ内側にシフトされるので、復路光の集光面（復路共役面ＳＣとする）は、往路光の集光面、すなわちフーリエ面ＳＦよりもリレーレンズ７側の位置にシフトする。
【０１５２】
但し、ここで注意すべきは、実像面ＳＲ（イメージセンサ１３の検出面も同じ）上においては、各光線の集光位置が図１０や図１１の場合と同じとなっている点である。つまり、このように実像面ＳＲ上での各光線の集光位置が一致していることで、再生時において、従来と同様に再生像をイメージセンサ１３にて適正に検出することができるものである。
【０１５３】
ここで、図１３を参照して、このように実像面ＳＲ上で往路光・復路光の各光線の位置が一致する理由について説明しておく。
なおこの図１３では先の図７〜図９と同様に実像面ＳＲ、対物レンズ１１の瞳面Ｓｏｂと、ホログラム記録媒体１００におけるカバー層Ｌ１〜基板Ｌ３、記録層Ｌ４、反射膜Ｌ５の反射面とを抽出して示すと共に、再生時にホログラム記録媒体ＨＭから出力される再生光の各光線を併せて示している。再生光の光線については、中央のピクセルの光線と、それぞれ最外周に位置する２つのピクセルの光線の計３つのみを代表して示している。また図１３では往路光として記録時に照射した信号光の各光線（図中色無しの光線：これについても中央、最外周×２の計３ピクセル分の光線のみを示す）を示し、また、先の図７〜図９と同様、復路光（この場合は再生光）についてはカバー層Ｌ１〜記録層Ｌ４と共に反射面を境に逆側に折り返して示している。
【０１５４】
ここで、記録時に照射した信号光の各光線について、図面中において最上部に位置する光線をａ、最下部に位置する光線をｂとする。また、再生光の各光線について、最上部に位置する光線はＢ、最下部に位置する光線はＡとする。
また、実像面ＳＲ上において、信号光中における上記光線ａの集光位置（焦点位置）をＰａ、上記光線ｂの集光位置をＰｂとおき、同様に、再生光中における上記光線Ａの実像面ＳＲ上における集光位置をＰＡ、上記光線Ｂの集光位置をＰＢとおく。
【０１５５】
この図１３において、図中の光線Ａ’は、再生光における光線Ａを折り返さずに示したものである。ここで光線Ａは、光線ａに平行な光である。また、コアキシャル方式において、光線ａと光線ｂとは、光軸を境にそれぞれ同じ入射角度でホログラム記録媒体ＨＭに照射されるものとなる。従って、上記光線Ａ’は、光線ｂに平行な光となる。
【０１５６】
ここで、対物レンズ（凸レンズ）の性質より、このように平行な２つの光が対物レンズ１１を介するとき、焦点距離ｆだけ離れた焦点面（ここでは実像面ＳＲ）においては、これら２つの光の集光位置が一致することになる。つまりこのことで、光線ｂの実像面ＳＲ上における集光位置Ｐｂと、光線Ａの実像面ＳＲ上における集光位置ＰＡとが一致することになる。
またこのような関係は、当然のことながら光線ａと光線Ｂについても成り立つものであり、従って光線ａの実像面ＳＲ上における集光位置Ｐａと光線Ｂの実像面ＳＲ上における集光位置ＰＢとしてもそれぞれ一致することになる。
【０１５７】
このような原理により、記録再生光の焦点位置を反射面上からシフトした場合であっても、実像面ＳＲ上においては、復路光の各光線の集光位置が、往路光の各光線の集光位置とそれぞれ一致するようになっている。
【０１５８】
説明を図１２に戻す。
上記のように実像面ＳＲ上における復路光の各光線の集光位置が往路光の各光線の集光位置とそれぞれ一致するということは、実像面ＳＲ上における各光線の集光位置は、従来の場合と同様となることを意味する。
このことで、再生時において実像面ＳＲ上で得られる再生像は、従来の場合（つまり反射面を焦点位置とする場合）と同様となり、これによって、イメージセンサ１３においても従来通り適正な再生像を検出することができるようになる。すなわち、焦点位置のシフトによる往路光・復路光の光線位置の不一致に伴い、再生像のズレやボケなどの不具合が発生するといったことはなく、適正なデータ再生を行うことができる。
【０１５９】
なお、上記の説明からも理解されるように、焦点位置をシフトさせる手法を採る場合においても、記録再生光をホログラム記録媒体１００に導き且つホログラム記録媒体１００から得られた再生光をイメージセンサ１３に導くための光学系の構成としては、対物レンズ１１を除いては、従来の構成のまま変更させる必要は無いものとできる。
【０１６０】
[1-3.シミュレーション結果]
図１４に、本例の焦点位置シフトを行う場合のチルトトレランス、回折効率、及びＳＮＲ（ＳＮ比）の各項目についてのシミュレーション結果を示す。
この図１４では、本例の焦点位置シフトを行った場合のチルトトレランス、回折効率、及びＳＮＲの各項目についてのシミュレーション結果と共に、比較として、焦点位置を反射面上とする従来手法についての同項目のシミュレーション結果も併せて示している。
【０１６１】
ここで図１４において、本例の手法については、記録層の厚さを６００μmとした場合と、その半分の３００μmとした場合の双方の結果を示している。
このシミュレーションにあたって設定した具体的な条件として、対物レンズのＮＡ、記録再生光の波長λについては、
ＮＡ＝０．８５
λ＝０．４０５μm、
で従来の場合も本例の場合も同様である。
従来の場合、カバー厚（カバー層Ｌ１〜基板Ｌ３の厚さ）＝０．１mm、記録層Ｌ４の厚さ＝０．６mmより、ｔ＝０．７mmである。一方で本例の場合、同じカバー厚＝０．１mmに対し、焦点位置を基板Ｌ３と記録層Ｌ４との界面とすることで、ｔ＝０．１mmである。
【０１６２】
先ず、チルトトレランスについては、従来の場合が「±０．０１６°」であるのに対し、本例の場合は、記録層Ｌ４の厚さ６００μm,３００μmの何れの場合も「±０．６８°」であり、従来との比較でおよそ４０倍程度のトレランス向上が図られる結果が得られた。
【０１６３】
また、回折効率については、従来の場合を「１」とすると、記録層Ｌ４の厚さ＝６００μmとする場合は「１／３」、記録層Ｌ４の厚さ＝３００μmとする場合は「１／４」となる。
【０１６４】
ここで、従来よりも本例の方が回折効率が低下する傾向となるのは、先の図６と図７で比較したように、形成されるホログラムが異なることに起因する。例えば図６を参照して分かるように、従来の場合は、記録層Ｌ４中において信号光と参照光とが重なっている領域が比較的多いのに対し、本例の場合は、例えば図７や図８に示すように、信号光と参照光とが重なっている領域は比較的少ないものとなっている。特に、反射面以降の復路部分では、信号光と参照光との重なり度合いが低く、これが回折効率の低下する要因となっている。
【０１６５】
また、記録層Ｌ４の厚さを薄くすることに応じて回折効率が低下するのは、記録層Ｌ４が薄くなる分ホログラムの厚さも薄くなるためである。
【０１６６】
但し、ＳＮＲの比較では、本例は従来と同等以上の性能を有する。具体的に、従来の場合ＳＮＲは「６」であるのに対し、記録層Ｌ４の厚さ＝６００μmとする本例の場合は「７」である。また記録層Ｌ４の厚さ＝３００μmとする場合にも、ＳＮＲは「６」となり、従来と同等の数値が得られている。
【０１６７】
ここで、従来の場合は、先の図６に示したように、信号光と参照光との光束は反射面上にて集光する。そしてこのように反射面上に集光した光束が往路と同じ光線領域を戻っていくことになる。つまり従来の場合、記録層Ｌ２においては、往路／復路で同等のホログラムが形成されるものであり、それらのホログラムの奥行きは、この場合の例では０〜６００μmまでの部分で同等となる。
一方、焦点位置を記録層Ｌ２の上層側面とする本例の場合は、図７などを参照して分かるように、信号光と参照光との光束は、記録層Ｌ２中において往路→復路で拡がり続ける。つまりこのことで、従来よりも記録されるホログラムの奥行きを拡大することができる（図６、図８の対比）。具体的に、記録層Ｌ２を６００μmとする場合には、０〜１２００μmまでの奥行きを有するホログラムを記録できる。また、記録層Ｌ２を３００μmとする場合には０〜６００μmまでの奥行きを有するホログラムを記録することができる。
このとき、記録層に形成されたホログラムにおける焦点位置から離間した部分には、高域の情報が担持されることになる。従って、同じ記録層Ｌ２＝６００μmの条件で対比した場合、より奥行きのあるホログラムを形成できる（つまり焦点位置からより遠い部分のホログラムを形成できる）本例の場合の方が、より高域の情報を記録することができる。また、記録層Ｌ２＝３００μmとする場合は、従来と同等に高域情報を記録できる。
高域の情報を記録できるほど、再生像はより鮮明とすることができる。このため、同じ記録層厚の条件であれば、従来よりも本例の方がＳＮＲが向上するものとなり、また、記録層厚を半分としてもＳＮＲは従来と同等にできるものである。
【０１６８】
[1-4.先行例の効果のまとめ]
上記で説明したように、先行例としての記録再生システムによれば、「記録媒体表面から記録再生光の焦点位置までの距離」として定義されるｔの値を、従来よりも小とするようにして記録再生光の焦点位置をシフトさせたことで、チルトに伴うコマ収差の発生量Ｗの抑制を図ることができる。つまりこの結果、チルトトレランスの向上が図られる。
【０１６９】
また、先行例は、チルトに伴うコマ収差の発生量Ｗの抑制にあたり、ＮＡの値を小とする手法を採るものではないので、情報の記録再生密度を犠牲にすることなく、チルトトレランスの向上を図ることができる。
【０１７０】
また、先行例では、記録再生光の焦点位置を基板Ｌ３と記録層Ｌ４との界面（記録層Ｌ４の上層側面）としているが、このことによると、信号光と参照光の光束が最も狭まる光強度の強い部分を記録層Ｌ４中において形成することができるので、その分、回折効率的に有利とすることができる。
【０１７１】
また、先の図１４に示したシミュレーション結果によれば、先行例の記録層Ｌ４の厚さ＝３００μmとするときのＳＮＲは、従来の場合と同値となる。つまり、先行例としての焦点位置シフトを行うことによっては、記録層Ｌ４の厚さを従来よりも薄くしたとしても（この場合は半分としても）、再生性能の低下を抑制できる。
このことからも理解されるように、先行例としての手法によっては、記録層Ｌ４の厚さを従来よりも薄くできる（シミュレーション結果によれば半分までは薄くできる）。記録層Ｌ４の厚さを薄くできれば、その分、記録媒体製造コストを削減できる。
【０１７２】
＜２．実施の形態としてのホログラム記録再生システム＞
[2-1.先行例の課題]
上記のようにして先行例としての焦点位置シフトの手法によれば、従来よりもチルトトレランスの大幅な向上を図ることができる。
但し、このような先行例としての手法を採る場合、焦点位置の上層側へのシフトに伴う光線状態の変化により、記録層Ｌ４中に無駄な露光部分が生じてしまい、不必要にメディア（記録材料）が消費されてしまう傾向となる。
【０１７３】
ここで、先の図７や図８に示されるように、焦点位置を従来よりも上層側にシフトする場合には、記録層Ｌ４中において、信号光の各光線と参照光の各光線とが重なって有効な情報記録が行われる部分が反射面での反射前までの往路区間にほぼ集中するものとなり、反射後の復路区間では、その殆どが信号光の一部にしか参照光が重なっていない、いわば無駄な露光部分となる。
このような無駄露光部分は、有効な情報記録が行われていないにも関わらず、メディア（記録材料）が消費された部分となり、ホログラムを多重記録するとした場合、該無駄露光部分により、ＳＮ比（Ｓ／Ｎ）の低下を招くものとなる。すなわち、この点からも理解されるように、上記のような無駄露光部分は、ホログラムの記録密度の低下を招く要因となる。
【０１７４】
[2-2.実施の形態としてのホログラム記録媒体]
先行例としての焦点位置シフトの手法を採る場合は、記録層Ｌ４中にて上記のような無駄露光部分が生じる関係から、従来よりも記録密度が低下する傾向となってしまう。
そこで本実施の形態では、このような無駄露光に起因した記録密度の低下の抑制を図るべく、従来のホログラム記録媒体１００に代えて、次の図１５に示すようなホログラム記録媒体ＨＭを用いるものとしている。
なお前述の通り、本実施の形態の記録再生装置の構成は先行例の場合と同様となる。従って本実施の形態の記録再生装置の構成についての説明は省略する。
【０１７５】
この図１５に示されるように、実施の形態のホログラム記録媒体ＨＭは、従来のホログラム記録媒体１００との比較で、反射膜Ｌ５を角度選択反射膜Ｌ７に変更した点が異なる。また、基板Ｌ６の下層には吸収膜Ｌ８が形成されている。
【０１７６】
上記角度選択反射膜Ｌ７は、光入射角度に依存した選択的な光反射／透過特性を有する反射膜である。この場合、該角度選択反射膜Ｌ７としては、所定角度以上の入射光を選択的に透過する特性を有するものを用いる。このような特性を有することにより、コアキシャル方式において内側に配置され媒体入射角度がより小となる信号光や再生光は反射し、外側に配置され媒体入射角度がより大となる参照光を透過させることができる。
【０１７７】
図１６は、上記角度選択反射膜Ｌ７の具体的な特性について説明するための図であり、図１６（ａ）はホログラム記録媒体ＨＭの反射面（上記角度選択反射膜Ｌ７の上層側面）に対して信号光・参照光の各光線が入射する様子を示し、図１６（ｂ）は、横軸を光入射角、縦軸を反射率として角度選択反射膜Ｌ７の光反射／透過特性を示している。
【０１７８】
ここで、図１６（ａ）における反射面に対する入射角について、信号光の最外周部の光線の入射角をθsig-o、参照光の最内周部の光線の入射角をθref-iとおく。
図１６（ｂ）に示されるように、上記角度選択反射膜Ｌ７としては、入射角が上記θsig-o以下となる光を反射し、入射角が該θsig-oより大となる光は透過する特性を有する。具体的に、入射角が上記θsig-o以下となる領域における反射率は、最大値（例えばほぼ「１」）を維持する。そして、入射角が上記θsig-oより大となるに従って反射率が急激に低下し、或る入射角以上となると反射率が低い状態で推移する（理想的にはほぼ「０」で推移）。
この図１６（ｂ）では、反射率が急激に低下して最低値となるときの入射角が、上記θref-iと一致する場合を例示している。
【０１７９】
このように入射角がθsig-o以下となる光を反射し、入射角が該θsig-oより大となる光は透過する特性を有する角度選択反射膜Ｌ７を用いることで、参照光は、当該角度選択反射膜Ｌ７を透過することになる。その一方で、信号光の光線領域の光（特に再生時の再生光）については、当該角度選択反射膜Ｌ７にて反射されるものとなり、通常通り装置側に戻されるようになる。
【０１８０】
図１７は、角度選択反射膜Ｌ７が形成されたホログラム記録媒体ＨＭを用いる本実施の形態の場合に、記録層Ｌ４にて形成されるホログラムについて説明するための図である。
この図１７としても、先の図７と同様に、対物レンズ１１、カバー層Ｌ１〜基板Ｌ３、記録層Ｌ４、及び反射面（この場合は角度選択反射膜Ｌ７の反射面となる）のみを抽出して示すと共に、信号光・参照光の各光線の様子を併せて示している。またこの図においても復路光については、記録層Ｌ４、基板Ｌ３〜カバー層Ｌ１、対物レンズ１１も併せて、上記反射面を境に往路光が入射する側とは逆側に折り返して示している。
【０１８１】
上述のようにこの場合は、参照光が角度選択反射膜Ｌ７を透過することにより、記録層Ｌ４中において、反射参照光は大幅に抑圧され、復路側のメディア消費は大幅に抑制される。つまり、無駄露光が大幅に抑制される。例えば、参照光についての反射率が「０」であれば、復路におけるホログラムは形成されないことになり、この場合に形成されるホログラムは、図中の太枠で表すような形状となる。
【０１８２】
このように反射参照光の成分が抑圧されて復路における無駄露光が大幅に抑制されることにより、ホログラムを多重記録する場合における、該無駄露光に起因するＳＮ比の低下を大幅に抑制でき、その結果、記録密度の低下を抑制できる。
【０１８３】
また、このように反射参照光を大幅に抑制できれば、再生時の参照光の照射に伴い発生する散乱光も大幅に抑制することができる。散乱光を抑制できれば、その分ＳＮ比の向上が図られる。
【０１８４】
ここで、実施の形態のホログラム記録媒体ＨＭには、先の図１５に示したように、基板Ｌ６の下層に吸収膜Ｌ８が設けられている。この吸収膜Ｌ８は、入射光を吸収するように構成された光吸収膜である。このような吸収膜Ｌ８により、上記角度選択反射膜Ｌ７にて選択透過された参照光を吸収することができる。
【０１８５】
[2-3.膜構造の具体例]
図１８は、角度選択反射膜Ｌ７の具体的な構造例を示している。
この図１８に示すように、角度選択反射膜Ｌ７としては、多層膜構造体で実現することができる。具体的に角度選択反射膜Ｌ７は、ＳｉＯ2層（図中色付きの層）とＡｌ2Ｏ3層とを交互に積層した多層膜構造体で実現できる。
この図１８に示す例では、角度選択反射膜Ｌ７としての多層膜構造体における最上層ｌ１と最下層ｌ３とに、上記ＳｉＯ2層を配置するものとした上で、これら最上層ｌ１と最下層ｌ３との間の中間部ｌ２では、上記最上層ｌ１の直下及び上記最下層ｌ３の直上がＡｌ2Ｏ3層となるようにして、Ａｌ2Ｏ3層とＳｉＯ2層とを交互に積層している。
この場合、中間部ｌ２での各層の厚みは、記録再生光の波長λの１／４に設定する。また最上層ｌ１及び最下層ｌ３におけるＳｉＯ2層の厚みはその１／２、すなわちλ／８に設定する。
また、中間部ｌ２において、Ａｌ2Ｏ3層の層数は１６、ＳｉＯ2層の層数は１５であり、多層膜構造体全体での総層数は３３である。
また、Ａｌ2Ｏ3層の屈折率は１．７６、ＳｉＯ2層の屈折率は１．４５である。
【０１８６】
図１９は、図１８で説明した多層膜構造体で構成した場合の角度選択反射膜Ｌ７の特性を示している。なお、図中において、実線で示す特性はｐ偏光に対する特性であり、破線で示す特性はｓ偏光に対する特性である。この図においても横軸は入射角、縦軸は反射率である。
この図１９の特性図より、図１８にて説明した構造による角度選択反射膜Ｌ７によれば、入射角がおよそ２７°以上の光について、その大部分を選択的に透過させることができる。
【０１８７】
ここで、先の図１６（ａ）に示した信号光の最外周部の光線の入射角θsig-o、参照光の最内周部の光線の入射角θref-iは、ＳＬＭ４の信号光エリアＡ２の半径（ｒｓとする）、参照光エリアＡ１の最内周までの半径（ｒｒ-iとする）、及び参照光エリアＡ１の最外周までの半径（ｒｒ-oとする）と、対物レンズ１１のＮＡと、記録媒体の屈折率（カバー層Ｌ１〜記録層Ｌ４の屈折率）ｎとで決まる。
例えば、信号光と参照光のサイズについて、
ｒｓ＝２．３mm
ｒｒ-i＝２．８mm
ｒｒ-o＝３．２mm
ｎ＝１．５
が設定されているものとする。
この場合において、ＮＡ＝０．８５とすると、対物レンズ１１の焦点距離ｆ＝３．７６５（ｒｒ-o／ＮＡ）となり、入射角θsig-o＝２４．０°、θref-i＝２９．７°となる。
【０１８８】
図１８に示した多層膜構造体による角度選択反射膜Ｌ７によれば、記録再生装置側にてこのような条件が設定された場合において、適正に参照光を選択透過させることができる。
【０１８９】
なお、計算によれば、上記のようなｒｓ、ｒｒ-i、ｒｒ-o、ｎの各値が設定される場合において、ＮＡ＝０．７５であれば、焦点距離ｆ＝４．２６７mm、入射角θsig-o＝２５．９°、θref-i＝２１．１°となる。
また、ＮＡ＝０．６５であれば、焦点距離ｆ＝４．９２３mm、入射角θsig-o＝２２．３°、θref-i＝１８．１°となる。
【０１９０】
角度選択反射膜Ｌ７としては、このように装置側で設定される信号光・参照光のサイズやＮＡ、及び屈折率ｎで決まる入射角θsig-o,θref-iの値に応じて、参照光のみを選択的に透過できる特性を有するように構成すればよい。具体的には、入射角θsig-oとθref-iとの間に、図１６（ｂ）や図１９で示したような反射率が急激に低下する領域が位置するような特性とするのが好ましい。
【０１９１】
例えば、図１８にて示した多層膜構造体とする場合においては、各層を構成する材料（屈折率）や各層の厚みの設定により、反射／透過の境界となる角度を調整することができる。また、各層の積層数によって反射率の立ち下がり角度（図１６（ｂ）や図１９で反射率が急激に低下する部分での入射角に対する反射率の低下率）を調整できる。
【０１９２】
なお確認のために述べておくと、図１８にて示した構造はあくまで一例を示したものに過ぎず、もちろん角度選択反射膜Ｌ７としては他の構造により実現することもできる。
【０１９３】
図２０は、先の図１５に示した吸収膜Ｌ８の具体的な構造例を示している。
この図２０に示すように吸収膜Ｌ８としては、例えばＣｒ層をＣｒ3Ｏ3層で挟み込んだ構造により実現することができる。
【０１９４】
上記のようにして本実施の形態によれば、先行例としての焦点位置シフトの手法を採る場合において、記録層Ｌ４の下層に角度選択反射膜Ｌ７が形成されたホログラム記録媒体ＨＭを用いるようにしたことで、上記角度選択反射膜Ｌ７によって記録層Ｌ４に照射される反射参照光の成分を抑圧でき、記録層Ｌ４に対する無駄露光を効果的に抑制することができる。そしてこの結果、記録密度の向上が図られるようにできる。
【０１９５】
また、上記のように反射参照光の成分が抑圧されることで、再生時の参照光の照射に伴い発生する散乱光を抑制でき、ＳＮ比を向上できる。ここで、ＳＮ比の向上によっては記録密度を向上させることができる。従って本実施の形態によれば、このような散乱光の抑制の面でも記録密度の向上を図ることができる。
【０１９６】
また、本実施の形態では吸収膜Ｌ８を設けることで、角度選択反射膜Ｌ７を透過した光の記録媒体外への漏れを防止することができ、該漏れ光によりホログラムの記録／再生に悪影響が及んでしまうことを防止できる。
【０１９７】
＜３．変形例＞
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明としてはこれまでに説明した具体例に限定されるべきものではない。
例えばこれまでの説明では、記録再生光の焦点位置は、ホログラム記録媒体ＨＭの表面から反射膜Ｌ３の反射面までの範囲内に設定することを前提としたが、先のコマ収差発生量Ｗについての関係式「Ｗ ∝ ＮＡ3・ｔ」によれば、  チルトによるコマ収差の抑制にあたっては、焦点位置を、記録媒体表面よりも対物レンズ１１側となる位置（つまりｔの値が負となる位置）に設定可能であることは言うまでもない。
また上記関係式より、コマ収差の抑制の面では、ｔ＝０とするのが最良であることも言うまでもない。
何れにしても本発明としては、記録媒体表面と記録再生光の焦点位置との離間距離（|ｔ|）を、記録媒体表面と記録層下層側面との離間距離（つまり従来における表面−焦点位置間の距離）よりも小とすることで、従来よりもチルトによるコマ収差を抑制でき、チルトトレランスを向上することができる。
【０１９８】
また、ホログラム記録媒体ＨＭの構造としては、先の図１５に示したものに限定されるべきものではない。
例えば、位置制御情報についての記録層は、ホログラムの記録層Ｌ４の下層側に設けることもできる。具体的には、図１５に示す反射膜Ｌ２と基板Ｌ３との組を、角度選択反射膜Ｌ７の下層に形成するといったものである。この場合、上記基板Ｌ３の下層に基板Ｌ６が形成されることになるので、該基板Ｌ６は省略してもよい。
例えばこのような構造とした場合、位置制御光は、その大部分が角度選択反射膜Ｌ７にて反射されてしまうことになるが、例えば外周部の一部の光が角度選択反射膜Ｌ７を透過するようにしておけば、位置制御光は反射膜Ｌ２に到達し、位置制御情報反映光を得ることができる。なお確認のために述べておくと、このような構造とする場合、反射膜Ｌ２は特に波長選択性を有する必要性はない。
何れにしても本発明としては、ホログラムの記録層の下層側に対し、角度選択反射膜を設けるものとすることで、該角度選択反射膜にて参照光を選択的に透過させ、無駄露光を抑制できると共に、信号光の光線領域の光についてはこれを反射することで、再生時に再生光が装置側に適正に戻されるようにすることができる。
【０１９９】
また、これまでの説明では、説明の複雑化を避けるため、信号光、参照光には空間光位相変調を施さないものとしたが、記録／再生性能の向上を図るため、記録時の信号光及び参照光、再生時の参照光に対し、例えば２値ランダム位相パターン（「π」と「０」を同数含むようなランダムな位相パターン）などのランダムな位相パターンを与えることができる。このような位相パターンの付与は、例えば凹凸断面形状が与えられて入射に光路長差を与えることで位相変調を施すいわゆる位相マスクと呼ばれる光学素子などの挿入により実現できる。
【０２００】
また、これまでの説明では、信号光、参照光生成のための強度変調を、偏光方向制御型の空間光変調器と偏光ビームスプリッタとの組合せで実現する場合を例示したが、強度変調を実現するための構成はこれに限定されるべきではない。例えば、図２１や図２２で説明した透過型液晶パネルによるＳＬＭ１０１やＤＭＤ（Digital Micro mirror Device：登録商標）など、単体で強度変調が可能な空間光変調器を用いて実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０２０１】
【図１】先行例（及び実施の形態）としての記録再生装置の構成を示した図である。
【図２】空間光変調器にて設定される参照光エリア、信号光エリア、ギャップエリアの各エリアについて説明するための図である。
【図３】先行例（及び実施の形態）において設定する記録再生光の焦点位置について説明するための図である。
【図４】対物レンズのＮＡと距離ｔの設定値と再生チルトトレランスとの関係についてシミュレーションを行った結果を示した図である。
【図５】記録再生光の焦点位置を変化させるにあたっての対物レンズとホログラム記録媒体との離間距離の設定例について説明するための図である。
【図６】従来の記録再生システムによってホログラム記録媒体に形成されるホログラムの形状について説明するための図である。
【図７】先行例（及び実施の形態）の場合においてホログラム記録媒体に照射される信号光と参照光、及びそれらの復路光の光線の様子を示した図である。
【図８】先行例（及び実施の形態）の場合においてホログラム記録媒体に形成されるホログラムの形状について説明するための図である。
【図９】先行例（及び実施の形態）の場合において記録されたホログラムが再生される様子を示している。
【図１０】従来の場合における光学系全体での光の振る舞いを示した図である。
【図１１】先行例（及び実施の形態）の場合における記録時の往路光についての光学系全体での光の振る舞いを示した図である。
【図１２】先行例（及び実施の形態）の場合における再生時の復路光についての光学系全体での光の振る舞いを示した図である。
【図１３】先行例（及び実施の形態）の場合において実像面上で往路光・復路光の各光線の位置が一致する理由について説明するための図である。
【図１４】チルトトレランス、回折効率、及びＳＮＲ（ＳＮ比）の各項目についてのシミュレーション結果を示した図である。
【図１５】実施の形態としてのホログラム記録媒体の断面構造を示した図である。
【図１６】角度選択反射膜の具体的な光反射／透過特性について説明するための図である。
【図１７】実施の形態の場合に記録されるホログラムについて説明するための図である。
【図１８】角度選択反射膜の具体的な構造例を示した図である。
【図１９】図１８に示す構造とした場合の角度選択反射膜の光反射／透過特性を示した図である。
【図２０】光吸収膜の具体的な構造例を示した図である。
【図２１】コアキシャル方式によるホログラムの記録手法について説明するための図である。
【図２２】コアキシャル方式によるホログラムの再生手法について説明するための図である。
【図２３】ホログラム記録媒体の構造例を示した断面図である。
【図２４】従来例としての記録再生装置の内部構成を示した図である。
【図２５】偏光方向制御型の空間光変調器と偏光ビームスプリッタとの組合せで実現される強度変調について説明するための図である。
【図２６】チルトによるコマ収差の発生について説明するための図である。
【図２７】ＢＤの場合とホログラムシステムの場合の再生波面を対比して示した図である。
【符号の説明】
【０２０２】
１  第１レーザ、２,１５  コリメーションレンズ、３,５,１６  偏光ビームスプリッタ、４  ＳＬＭ（空間光変調器）、６,７  リレーレンズ、８  ダイクロイックミラー、９,３３  部分回折素子、１０  １／４波長板、１１  対物レンズ、１２  ２軸機構、１３  イメージセンサ、１４  第２レーザ、１７  集光レンズ、１８  フォトディテクタ（ＰＤ）、１９  位置制御部、２０  変調制御部、２１  データ再生部、３０  アパーチャー、３１  駆動部、３２  制御部、ＨＭ  ホログラム記録媒体、Ｌ１  カバー層、Ｌ２  記録層、Ｌ３,Ｌ５,Ｌ７  反射膜、Ｌ４  中間層、Ｌ６,Ｌ８  基板
【図１】
2010165423.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１６】
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【図１７】
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